KR102338130B1 - Scorll compressor - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 제1 스크롤; 보스부를 가지는 제2 스크롤; 상기 제2 스크롤의 보스부가 삽입되어 결합되도록 보스결합홈이 구비되는 회전축; 및 상기 보스부의 외주면에 압입되어 결합되고, 외주면이 상기 보스결합홈의 내주면과 베어링면을 형성하도록 외부윤활층을 가지는 부시 베어링;을 포함하고, 상기 부시 베어링은, 원통 형상으로 형성되어 상기 보스부의 외주면에 압입되는 베이스 부재; 및 상기 베이스 부재의 외주면에 일체로 구비되어 윤활층을 형성하는 윤활 부재;로 이루어지며, 상기 부시 베어링이 상기 보스부에 압입된 최초 상태를 기준으로, 상기 부시 베어링의 외주면 원통도(cylindricity)가 상기 부시 베어링의 평균두께 대비 0.4% 이내를 만족하도록 형성된다.A scroll compressor according to the present invention comprises: a first scroll; a second scroll having a boss; a rotation shaft provided with a boss coupling groove so that the boss portion of the second scroll is inserted and coupled; and a bush bearing press-fitted to and coupled to the outer circumferential surface of the boss, the bush bearing having an outer lubricating layer such that the outer circumferential surface forms a bearing surface with the inner circumferential surface of the boss coupling groove, wherein the bush bearing is formed in a cylindrical shape to form the boss portion a base member press-fitted to the outer circumferential surface; and a lubricating member integrally provided on the outer circumferential surface of the base member to form a lubricating layer, wherein, based on the initial state in which the bush bearing is press-fitted into the boss, the outer circumferential cylindricity of the bush bearing is It is formed to satisfy within 0.4% of the average thickness of the bush bearing.
Description
본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 선회스크롤의 보스부가 회전축에 삽입되어 회전력을 전달받는 스크롤 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a scroll compressor, and more particularly, to a scroll compressor in which a boss portion of an orbiting scroll is inserted into a rotation shaft to receive rotational force.
스크롤 압축기는 케이싱의 내부공간에 비선회 스크롤 또는 고정스크롤(이하, 제1 스크롤)이 결합되고, 제1 스크롤에는 회전축이 결합되는 선회스크롤(이하, 제2 스크롤)이 맞물려 제1 스크롤에 대해 선회운동을 하면서 그 제1 스크롤과의 사이에 흡입실, 중간압실, 토출실로 된 두 개 한 쌍의 압축공간을 형성하는 압축기이다. In the scroll compressor, a non-orbiting scroll or a fixed scroll (hereinafter, referred to as a first scroll) is coupled to the inner space of a casing, and an orbiting scroll (hereinafter, a second scroll) having a rotating shaft coupled to the first scroll is engaged to turn with respect to the first scroll It is a compressor that forms a pair of compression spaces composed of a suction chamber, an intermediate pressure chamber, and a discharge chamber between the first scroll and the first scroll during movement.
이러한 스크롤 압축기는 다른 종류의 압축기에 비하여 상대적으로 높은 압축비를 얻을 수 있으면서 냉매의 흡입,압축,토출 행정이 부드럽게 이어져 안정적인 토오크를 얻을 수 있는 장점 때문에 공조장치 등에서 냉매압축용으로 널리 사용되고 있다.These scroll compressors are widely used for refrigerant compression in air conditioners, etc. because of their advantages in that they can obtain a relatively high compression ratio compared to other types of compressors and obtain a stable torque by smoothly connecting refrigerant suction, compression, and discharge strokes.
통상적인 스크롤 압축기는 제2 스크롤에 구비되는 보스부에 회전축의 편심부가 삽입되어 구동모터의 회전력을 제2 스크롤에 전달하게 된다. 이 경우, 회전축은 제2 스크롤을 지지하는 메인프레임의 축구멍에 삽입되어 반경방향으로 지지되는 한편, 제1 스크롤에 구비되는 제1 랩과 제2 스크롤에 구비되는 제2 랩은 서로 맞물려 앞서 설명한 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하게 된다. In a conventional scroll compressor, an eccentric portion of a rotating shaft is inserted into a boss provided in the second scroll to transmit the rotational force of the driving motor to the second scroll. In this case, the rotation shaft is inserted into the shaft hole of the main frame supporting the second scroll and supported in the radial direction, while the first wrap provided in the first scroll and the second wrap provided in the second scroll engage with each other and the two A pair of compression chambers are formed.
이러한 스크롤 압축기는, 구동모터에 전원이 인가되어 회전력이 발생되면, 회전축에 의해 제2 스크롤이 제1 스크롤에 대해 선회운동을 하면서 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하여 냉매를 흡입·압축·토출시키게 된다. In such a scroll compressor, when power is applied to a driving motor and rotational force is generated, the second scroll rotates with respect to the first scroll by a rotating shaft to form a pair of compression chambers to suck, compress, and discharge refrigerant. will make it
이때, 제2 스크롤은 선회운동을 하면서 발생되는 원심력과 냉매를 압축하면서 발생되는 가스력, 그리고 원심력의 반대방향으로 가스반발력을 받게 되어 거동이 불안정하게 될 수 있지만, 회전축이 메인프레임에 의해 반대방향으로 지지됨에 따라 적절하게 조정되면서 선회운동을 지속하게 된다. At this time, the second scroll may receive a centrifugal force generated during a revolving motion, a gas force generated while compressing the refrigerant, and a gas repulsion force in the opposite direction to the centrifugal force, so that its behavior may be unstable, but the rotation shaft is rotated in the opposite direction by the main frame As it is supported by the motor, it is properly adjusted and the turning motion is continued.
상기와 같은 종래의 스크롤 압축기에서는, 회전축의 중간부분이 메인프레임에 지지되는 반면 그 회전축의 상단에 구비되는 편심부가 선회스크롤에 결합됨에 따라, 회전축이 메인프레임에 지지되는 지지점과 회전축이 제2 스크롤에 회전력을 작용시키는 작용점 사이에는 높이차가 크게 발생하게 된다. 이에 따라, 회전축이 큰 편심하중을 받게 되어, 가스력에 의한 베어링 하중이 증가하면서 마찰손실로 인한 압축효율이 저하될 수 있다. 뿐만 아니라, 압축기 소음이 증가하고 신뢰성이 저하되며 메인프레임의 길이가 길어져 압축기 크기가 증가하게 되는 문제점이 있었다. In the conventional scroll compressor as described above, while the middle portion of the rotating shaft is supported by the main frame, the eccentric part provided at the upper end of the rotating shaft is coupled to the orbiting scroll, so that the supporting point at which the rotating shaft is supported by the main frame and the rotating shaft are the second scroll There is a large difference in height between the action points that apply the rotational force to the Accordingly, the rotating shaft is subjected to a large eccentric load, and as the bearing load due to the gas force increases, the compression efficiency due to friction loss may decrease. In addition, there are problems in that the compressor noise is increased, reliability is lowered, and the length of the main frame is increased to increase the size of the compressor.
이에, 종래에는 회전축의 상단에 보스결합홈이 축중심에 대해 편심지게 형성되고, 이 보스결합홈에 제2 스크롤의 보스부가 삽입되어 결합되도록 하는 방식이 제시되었다. Accordingly, conventionally, a method has been proposed in which a boss coupling groove is formed eccentrically with respect to the center of the shaft at the upper end of the rotation shaft, and the boss portion of the second scroll is inserted into the boss coupling groove to be coupled thereto.
이 경우에는 회전축을 지지하는 지지점과 제2 스크롤에 회전력을 전달하는 작용점이 동일한 높이에 위치하게 됨에 따라, 회전축이 받는 편심하중이 감소되어 회전축을 지지하는 베어링에서의 마찰손실과 압축기 소음을 줄이며 신뢰성을 높이고 압축기를 소형화할 수 있다.In this case, since the supporting point supporting the rotating shaft and the point of applying the rotational force to the second scroll are located at the same height, the eccentric load received by the rotating shaft is reduced, thereby reducing friction loss and compressor noise in the bearing supporting the rotating shaft, and reliability. can be increased and the compressor can be miniaturized.
상기와 같은 종래의 스크롤 압축기에서는, 보스부의 외주면과 보스결합홈의 내주면 사이에 부시 베어링이 구비되어야 하는데, 이 부시 베어링은 통상적으로는 보스결합홈의 내주면에 압입되어 결합되고 있었다. 이는, 보스결합홈의 내주면에 부시 베어링을 압입하여야 압축기의 운전열에 의해 부시 베어링이 열팽창을 하더라도 이탈되거나 헛도는 것을 효과적으로 억제할 수 있기 때문이다. 만약, 부시 베어링을 보스부의 외주면에 압입하게 되면 압입대에 따라서는 압입과정에서 소성변형이 일어나면서 결합력이 약화되거나 또는 운전열에 따른 열팽창에 의해 부시베어링이 보스부에서 이탈되거나 헛돌게 될 수 있다. In the conventional scroll compressor as described above, a bush bearing must be provided between the outer circumferential surface of the boss portion and the inner circumferential surface of the boss coupling groove, and this bush bearing is usually press-fitted into the inner circumferential surface of the boss coupling groove to be coupled. This is because, when the bush bearing is press-fitted into the inner circumferential surface of the boss coupling groove, it is possible to effectively suppress separation or idle rotation even if the bush bearing thermally expands due to the operation heat of the compressor. If the bush bearing is press-fitted into the outer circumferential surface of the boss, plastic deformation occurs during the press-fitting process depending on the press-fitting zone, weakening the bonding force, or the bush bearing may be detached from the boss or idle due to thermal expansion due to the heat of operation.
하지만, 상기와 같은 종래의 스크롤 압축기에서는, 부시 베어링이 보스결합홈에 압입되어 결합되는 경우에는 그 부시 베어링의 내주면이 베어링면을 형성하게 되지만, 이 베어링면이 한 점에서 집중적으로 마찰되어 결국 베어링 수명이 단축되는 문제가 있었다.However, in the conventional scroll compressor as described above, when the bush bearing is press-fitted into the boss coupling groove and coupled, the inner circumferential surface of the bush bearing forms the bearing surface, but the bearing surface is rubbed intensively at one point, and eventually the bearing There was a problem of shortening the lifespan.
이에, 2015년08월28일자로 한국 등록된 선행특허[한국등록특허 제101549868호(2015.08.28), "압축기용 부시베어링 및 이를 구비한 스크롤 압축기"]는 보스부의 외주면에 부시 베어링이 삽입된 예를 제시하였다. Accordingly, prior patents registered in Korea on August 28, 2015 [Korean Patent No. 101549868 (Aug. 28, 2015), "Bush bearings for compressors and scroll compressors having the same"] have a bush bearing inserted into the outer circumferential surface of the boss. An example is given.
선행특허에서는 부시 베어링이 윤활소재로만 형성된 단일 부시 베어링 또는 윤활소재로 된 윤활 부재가 메틸소재로 된 베이스 부재의 외주면에 구비되는 이중 부시 베어링이 소개되었다. 그리고 선행특허에서는 단일 부시 베어링 또는 이중 부시 베어링이 선회스크롤의 보스부에 안정적으로 압입 또는 삽입되어 고정되도록 윤활 부재의 물성치 또는 구조를 한정하였다. 따라서, 선행특허에서는 부시 베어링, 특히 윤활 부재의 치수 관리를 위한 제조 방법에 대해서는 언급되지 않았다. In the prior patent, a single bush bearing in which a bush bearing is formed only with a lubricating material or a double bush bearing in which a lubricating member made of a lubricating material is provided on an outer circumferential surface of a base member made of a methyl material has been introduced. In addition, in the prior patent, the physical properties or structure of the lubricating member are limited so that a single bush bearing or a double bush bearing is stably press-fitted or inserted into the boss portion of the orbiting scroll to be fixed. Accordingly, in the prior patent, there is no mention of a manufacturing method for dimensional control of a bush bearing, particularly a lubricating member.
그러나, 상기와 같은 종래 스크롤 압축기에 구비되는 부시 베어링은, 앞서 설명한 바와 같이 윤활 부재의 물성치를 한정하고 있을 뿐, 제조 과정에서 윤활 부재가 원래의 설계값을 벗어나 외경이 증가하게 되고, 이로 인해 베어링면에서의 마찰손실이 발생하는 것은 물론 윤활 부재의 일부가 마모되면서 부시 베어링의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.However, the bush bearing provided in the conventional scroll compressor as described above only limits the physical properties of the lubricating member as described above, and during the manufacturing process, the lubricating member deviates from the original design value and increases the outer diameter. There was a problem in that the life of the bush bearing was shortened as a part of the lubricating member was worn out as well as friction loss on the surface.
또, 종래의 스크롤 압축기에서는, 부시 베어링에서 윤활 부재의 두께가 일정하지 않게 되고, 이로 인해 압축기의 운전시 발생되는 운전열에 의해 윤활 부재의 열팽창 정도가 위치별로 상이하게 되면서 일부분에서 더욱 심한 마찰손실 또는 마모가 발생되는 문제점이 있었다. In addition, in the conventional scroll compressor, the thickness of the lubricating member in the bush bearing is not constant, and as a result, the degree of thermal expansion of the lubricating member is different for each position due to operating heat generated during operation of the compressor, resulting in more severe friction loss or There was a problem that abrasion occurred.
본 발명의 목적은, 회전축의 보스결합홈에 삽입되어 결합되는 선회스크롤의 보스부에 부시 베어링이 압입되고, 그 부시 베어링의 외주면이 베어링면을 형성하는 경우, 부시 베어링의 외주면과 보스결합홈의 내주면 사이의 간격을 균일하게 유지할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.It is an object of the present invention, when a bush bearing is press-fitted into a boss portion of an orbiting scroll that is inserted into and coupled to a boss engaging groove of a rotating shaft, and the outer peripheral surface of the bush bearing forms a bearing surface, the outer peripheral surface of the bush bearing and the boss engaging groove An object of the present invention is to provide a scroll compressor capable of maintaining a uniform spacing between inner peripheral surfaces.
또, 본 발명의 다른 목적은, 이를 위해 부시 베어링의 외경이 균일하게 유지되도록 함으로써, 압축기의 운전시 높은 운전열이 발생되더라도 부시 베어링의 외경이 더욱 불균일하게 되는 것을 방지할 수 있고 이를 통해 회전축의 보스결합홈과 선회스크롤의 보스부 사이에서의 마찰손실과 부시 베어링의 마모를 최소화할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.In addition, another object of the present invention is to keep the outer diameter of the bush bearing uniform for this purpose, so that even if high operating heat is generated during operation of the compressor, the outer diameter of the bush bearing can be prevented from becoming more non-uniform, and thereby An object of the present invention is to provide a scroll compressor capable of minimizing friction loss between the boss coupling groove and the boss portion of the orbiting scroll and the wear of the bush bearing.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 원통 형상으로 된 베이스 부재의 외주면에 윤활성 소재로 된 윤활 부재를 사출 성형하되, 상기 윤활 부재의 양단에 절단면이 형성되는 것을 특징으로 하는 외부윤활층을 가지는 부시 베어링이 제공될 수 있다.In order to achieve the object of the present invention, a lubricating member made of a lubricating material is injection-molded on the outer circumferential surface of the base member having a cylindrical shape, and a bush bearing having an external lubrication layer, characterized in that cut surfaces are formed at both ends of the lubricating member can be provided.
또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 베이스 부재를 원통 형상으로 형성하고, 상기 베이스 부재를 금형에 넣고 사출물을 주입하여 사출품을 형성하며, 상기 금형에서 제작된 사출품을 상기 금형으로부터 빼내 상기 사출품의 외경을 1차 가공하고, 상기 1차 가공된 사출품을 소정의 온도와 시간동안 풀림 열처리를 실시하며, 상기 열처리 된 사출품의 외경을 2차 가공하여서 된 외부윤활층을 가지는 부시 베어링의 제조 방법이 제공될 수 있다.In addition, in order to achieve the object of the present invention, the base member is formed in a cylindrical shape, the base member is put in a mold, an injection product is injected to form an injection product, and the injection product manufactured in the mold is taken out from the mold, A bush bearing having an external lubrication layer obtained by primary processing the outer diameter of the injection-molded product, annealing the first-processed injection product for a predetermined temperature and time, and secondary processing the outer diameter of the heat-treated injection product A manufacturing method may be provided.
여기서, 상기 금형에 사출물을 주입할 때에는 상기 사출물을 길이방향으로 주입하고, 상기 사출물을 주입하는 금형 입구의 반대쪽에 상기 사출물이 상기 베이스 부재의 단부보다 바깥쪽으로 더 몰딩되도록 오버 몰딩하며, 상기 오버 몰딩된 부분은 상기 1차 가공할 때 절삭하여 제거할 수 있다.Here, when injecting the injection-molded material into the mold, the injection-molded material is injected in the longitudinal direction, and overmolding is performed so that the injection-molded material is further molded outwardly than the end of the base member on the opposite side of the mold entrance into which the injection material is injected, the overmolding The finished part can be removed by cutting during the first processing.
그리고, 상기 1차 가공의 가공 두께가 상기 2차 가공시 가공 두께보다 크게 가공할 수 있다. In addition, the processing thickness of the primary processing may be greater than the processing thickness during the secondary processing.
또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 제1 경판부의 일측면에 제1 랩이 형성되는 제1 스크롤; 제2 경판부의 일측면에 제2 랩이 형성되며, 상기 제2 랩은 상기 제1 랩과 맞물려 압축실을 형성하고, 상기 제2 경판부의 타측면에는 보스부가 형성되는 제2 스크롤; 상기 제2 스크롤의 보스부가 삽입되어 결합되도록 보스결합홈이 구비되는 회전축; 및 상기 보스부의 외주면에 압입되어 결합되고, 외주면이 상기 보스결합홈의 내주면과 베어링면을 형성하도록 외부윤활층을 가지는 부시 베어링;을 포함하고, 상기 부시 베어링은, 원통 형상으로 형성되어 상기 보스부의 외주면에 압입되는 베이스 부재; 및 상기 베이스 부재의 외주면에 일체로 구비되어 윤활층을 형성하는 윤활 부재;로 이루어지며, 상기 부시 베어링이 상기 보스부에 압입된 최초 상태를 기준으로, 상기 부시 베어링의 외주면 원통도(cylindricity)가 상기 부시 베어링의 평균두께 대비 0.4% 이내를 만족하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기가 제공될 수 있다.In addition, in order to achieve the object of the present invention, a first scroll in which a first wrap is formed on one side of the first end plate; a second scroll in which a second wrap is formed on one side of the second end plate, the second wrap is engaged with the first wrap to form a compression chamber, and a boss is formed on the other side of the second end plate; a rotation shaft provided with a boss coupling groove so that the boss portion of the second scroll is inserted and coupled; and a bush bearing press-fitted to and coupled to the outer circumferential surface of the boss, the bush bearing having an outer lubricating layer such that the outer circumferential surface forms a bearing surface with the inner circumferential surface of the boss coupling groove, wherein the bush bearing is formed in a cylindrical shape to form the boss portion a base member press-fitted to the outer circumferential surface; and a lubricating member integrally provided on the outer circumferential surface of the base member to form a lubricating layer, wherein, based on the initial state in which the bush bearing is press-fitted into the boss, the outer circumferential cylindricity of the bush bearing is A scroll compressor may be provided, characterized in that it is formed to satisfy within 0.4% of the average thickness of the bush bearing.
또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 제1 경판부의 일측면에 제1 랩이 형성되는 제1 스크롤; 제2 경판부의 일측면에 제2 랩이 형성되며, 상기 제2 랩은 상기 제1 랩과 맞물려 압축실을 형성하고, 상기 제2 경판부의 타측면에는 보스부가 형성되는 제2 스크롤; 상기 제2 스크롤의 보스부가 삽입되어 결합되도록 보스결합홈이 구비되는 회전축; 및 상기 보스부의 외주면에 압입되어 결합되고, 외주면이 상기 보스결합홈의 내주면과 베어링면을 형성하도록 외부윤활층을 가지는 부시 베어링;을 포함하고, 상기 부시 베어링은, 원통 형상으로 형성되어 상기 보스부의 외주면에 압입되는 베이스 부재; 및 상기 베이스 부재의 외주면에 일체로 구비되어 윤활층을 형성하는 윤활 부재;로 이루어지며, 상기 부시 베어링이 상기 보스부에 압입되어 210℃에서 2시간 운전을 실시한 후의 상태를 기준으로, 상기 부시 베어링의 외주면 원통도(cylindricity)가 상기 부시 베어링의 평균두께 대비 0.5% 이내를 만족하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기가 제공될 수 있다.In addition, in order to achieve the object of the present invention, a first scroll in which a first wrap is formed on one side of the first end plate; a second scroll in which a second wrap is formed on one side of the second end plate, the second wrap is engaged with the first wrap to form a compression chamber, and a boss is formed on the other side of the second end plate; a rotation shaft provided with a boss coupling groove so that the boss portion of the second scroll is inserted and coupled; and a bush bearing press-fitted to and coupled to the outer circumferential surface of the boss, the bush bearing having an outer lubricating layer such that the outer circumferential surface forms a bearing surface with the inner circumferential surface of the boss coupling groove, wherein the bush bearing is formed in a cylindrical shape to form the boss portion a base member press-fitted to the outer circumferential surface; and a lubricating member integrally provided on the outer circumferential surface of the base member to form a lubricating layer; A scroll compressor can be provided, characterized in that it is formed so that an outer peripheral cylindricity of the bush bearing is within 0.5% of the average thickness of the bush bearing.
여기서, 상기 부시 베어링의 외주면과 상기 보스결합홈의 내주면 사이의 간격 변화율은 상기 부시 베어링의 평균두께 대비 0.4%이내를 만족하도록 형성될 수 있다.Here, the rate of change of the interval between the outer circumferential surface of the bush bearing and the inner circumferential surface of the boss coupling groove may be formed to satisfy within 0.4% of the average thickness of the bush bearing.
그리고, 상기 베이스 부재는 상기 제2 스크롤의 보스부와 열전달계수가 작거나 같은 소재로 형성될 수 있다.In addition, the base member may be formed of a material having the same heat transfer coefficient as that of the boss of the second scroll.
그리고, 상기 베이스 부재는 상기 제2 스크롤의 보스부와 동일한 재질적 특성을 가지는 소재로 형성될 수 있다.In addition, the base member may be formed of a material having the same material properties as that of the boss of the second scroll.
그리고, 상기 윤활 부재는 수지 계열에 탄소 섬유가 함유될 수 있다.In addition, the lubricating member may contain carbon fibers in a resin series.
그리고, 상기 탄소 섬유는 상기 윤활 부재의 양단에 절단면이 노출될 수 있다.In addition, cut surfaces of the carbon fiber may be exposed at both ends of the lubricating member.
그리고, 상기 윤활 부재는 양단에 절단면이 형성될 수 있다.In addition, cut surfaces may be formed at both ends of the lubricating member.
그리고, 상기 수지 계열은 피크(PEEK)소재로 형성될 수 있다.And, the resin series may be formed of a PEEK material.
그리고, 상기 탄소 섬유는 상기 베이스 부재의 길이방향으로 배열될 수 있다.In addition, the carbon fibers may be arranged in a longitudinal direction of the base member.
그리고, 상기 탄소 섬유는 상기 윤활 부재의 양단에 절단면이 노출될 수 있다.In addition, cut surfaces of the carbon fiber may be exposed at both ends of the lubricating member.
그리고, 상기 베이스 부재와 윤활 부재는 원주방향을 따라 절개면이 없는 형상으로 형성될 수 있다.In addition, the base member and the lubricating member may be formed in a shape without a cut surface along the circumferential direction.
그리고, 상기 베이스 부재의 외주면에는 상기 윤활 부재의 내주면과의 접촉면적이 확대되도록 널링부(knurling portion)가 형성될 수 있다.In addition, a knurling portion may be formed on the outer circumferential surface of the base member so that a contact area with the inner circumferential surface of the lubricating member is enlarged.
그리고, 상기 베이스 부재의 두께를 a, 상기 윤활 부재의 두께를 b, 상기 널링부의 깊이를 c라고 할 때, 아래의 범위를 만족할 수 있다. b/a = 1.09 ~ 1.15, c/a = 0.3 ~ 0.5In addition, when a is the thickness of the base member, b is the thickness of the lubricating member, and c is the depth of the knurling part, the following range may be satisfied. b/a = 1.09 to 1.15, c/a = 0.3 to 0.5
또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 제1 경판부의 일측면에 제1 랩이 형성되는 제1 스크롤; 제2 경판부의 일측면에 제2 랩이 형성되며, 상기 제2 랩은 상기 제1 랩과 맞물려 압축실을 형성하고, 상기 제2 경판부의 타측면에는 보스부가 형성되는 제2 스크롤; 상기 제2 스크롤의 보스부가 삽입되어 결합되도록 보스결합홈이 구비되는 회전축; 및 상기 보스부의 외주면에 압입되어 결합되고, 외주면이 상기 보스결합홈의 내주면과 베어링면을 형성하도록 외부윤활층을 가지는 부시 베어링;을 포함하고, 상기 부시 베어링은, 원통 형상으로 형성되어 상기 보스부의 외주면에 압입되는 베이스 부재; 및 상기 베이스 부재의 외주면에 일체로 구비되어 윤활층을 형성하는 윤활 부재;로 이루어지며, 상기 윤활 부재는 수지 계열에 탄소 섬유가 함유되고, 상기 탄소 섬유는 상기 윤활 부재의 양단에 절단면이 노출되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기가 제공될 수 있다.In addition, in order to achieve the object of the present invention, a first scroll in which a first wrap is formed on one side of the first end plate; a second scroll in which a second wrap is formed on one side of the second end plate, the second wrap is engaged with the first wrap to form a compression chamber, and a boss is formed on the other side of the second end plate; a rotation shaft provided with a boss coupling groove so that the boss portion of the second scroll is inserted and coupled; and a bush bearing press-fitted to and coupled to the outer circumferential surface of the boss, the bush bearing having an outer lubricating layer such that the outer circumferential surface forms a bearing surface with the inner circumferential surface of the boss coupling groove, wherein the bush bearing is formed in a cylindrical shape to form the boss portion a base member press-fitted to the outer circumferential surface; and a lubricating member integrally provided on the outer circumferential surface of the base member to form a lubricating layer, wherein the lubricating member contains a resin-based carbon fiber, and the carbon fiber has cut surfaces exposed at both ends of the lubricating member A scroll compressor characterized in that it may be provided.
본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 부시 베어링의 외경이 길이방향을 따라 거의 일정하게 유지됨에 따라, 선회스크롤의 보스부와 회전축의 보스결합홈 사이에서의 마찰손실 또는 마모를 억제할 수 있고, 이를 통해 압축기 성능을 높이고 수명을 연장할 수 있다.In the scroll compressor according to the present invention, since the outer diameter of the bush bearing is maintained almost constant along the longitudinal direction, friction loss or wear between the boss portion of the orbiting scroll and the boss coupling groove of the rotating shaft can be suppressed, and through this It can improve compressor performance and extend lifespan.
또, 본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 부시 베어링의 외주면을 이루는 윤활 부재의 두께가 길이방향을 따라 거의 일정하게 유지됨에 따라, 압축기의 운전시 높은 운전열이 발생하더라도 윤활 부재의 일부분이 크게 열변형되는 것을 미연에 억제할 수 있고, 이를 통해 선회스크롤의 보스부와 회전축의 보스결합홈 사이에서의 마찰손실 또는 마모를 더욱 효과적으로 억제하여 압축기 성능을 높이고 수명을 연장할 수 있다.In addition, in the scroll compressor according to the present invention, since the thickness of the lubricating member constituting the outer circumferential surface of the bush bearing is maintained substantially constant along the longitudinal direction, a portion of the lubricating member is greatly thermally deformed even when high operating heat is generated during the operation of the compressor. This can be suppressed in advance, and through this, friction loss or abrasion between the boss portion of the orbiting scroll and the boss coupling groove of the rotating shaft can be more effectively suppressed, thereby increasing compressor performance and extending life.
도 1은 본 발명에 의한 스크롤 압축기를 보인 종단면도,
도 2는 도 1에 따른 스크롤 압축기에서, 선회스크롤을 회전축에서 분리하여 보인 사시도,
도 3은 도 1에 따른 부시 베어링의 일부를 파단하여 보인 사시도,
도 4는 도 3에 따른 부시 베어링을 단면하여 보인 반단면도,
도 5는 도 3에 따른 부시 베어링을 제조하는 방식①을 설명하기 위한 블록도,
도 6은 방식①에 따라 제작된 부시 베어링을 보인 종단면도,
도 7은 방식①에 따라 제작된 부시 베어링을 선회스크롤의 보스부에 압입한 상태에서 실시하는 2차 가공을 설명하기 위해 보인 사시도,
도 8은 도 3에 따른 부시 베어링을 제조하는 방식②를 설명하기 위한 블록도,
도 9a 및 도 9b는 방식②에 따라 제작된 부시 베어링을 보인 종단면도,
도 10은 도 9b에서 "Ⅵ-Ⅵ"선단면도,
도 11은 방식②에 따라 제작된 부시 베어링을 선회스크롤의 보스부에 압입한 상태에서 실시하는 2차 가공을 설명하기 위해 보인 사시도,
도 12는 부시 베어링의 제조 방법에 따른 윤활 부재의 외경 변화를 비교하여 보인 그래프,
도 13은 부시 베어링의 제조 방법에 따른 윤활 부재의 원통도를 비교하여 보인 그래프,
도 14 및 도 15는 도 1에 따른 스크롤 압축기의 운전조건에서 부시 베어링의 외경 변화 및 원통도 차이를 비교하여 보인 그래프.1 is a longitudinal cross-sectional view showing a scroll compressor according to the present invention;
2 is a perspective view showing the orbiting scroll separated from the rotation shaft in the scroll compressor of FIG. 1;
3 is a perspective view showing a part of the bush bearing according to FIG.
Figure 4 is a half cross-sectional view showing the bush bearing according to Figure 3,
Figure 5 is a block diagram for explaining the method ① for manufacturing the bush bearing according to Figure 3;
6 is a longitudinal cross-sectional view showing a bush bearing manufactured according to method ①;
7 is a perspective view illustrating secondary processing performed in a state in which the bush bearing manufactured according to method ① is press-fitted into the boss part of the orbiting scroll;
8 is a block diagram for explaining a method ② of manufacturing the bush bearing according to FIG. 3;
9a and 9b are longitudinal cross-sectional views showing a bush bearing manufactured according to method ②;
Figure 10 is a "VI-VI" front sectional view in Figure 9b,
11 is a perspective view illustrating secondary processing performed in a state in which the bush bearing manufactured according to method ② is press-fitted into the boss part of the orbiting scroll;
12 is a graph showing a comparison of changes in the outer diameter of the lubricating member according to the manufacturing method of the bush bearing;
13 is a graph showing a comparison of the cylindricity of the lubricating member according to the manufacturing method of the bush bearing;
14 and 15 are graphs comparing the change in the outer diameter and the difference in cylindricity of the bush bearing under the operating conditions of the scroll compressor according to FIG. 1 .
이하, 본 발명에 의한 외부윤활층을 가지는 부시 베어링 및 그의 제조 방법을 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a bush bearing having an external lubrication layer and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the accompanying drawings.
본 발명에 따른 부시 베어링은 윤활성을 가지는 윤활 부재만으로 제작되는 경우에도 적용할 수 있다. 하지만, 본 실시예와 같이 금속으로 된 베이스 부재의 외주면에 윤활 부재가 도포되거나 적층되어 제작되는 경우에도 적용될 수 있다. 이하에서는 후자의 경우를 대표예로 삼아 살펴본다.The bush bearing according to the present invention can be applied even when manufactured only by a lubricating member having lubricity. However, as in the present embodiment, the lubricating member may be applied or laminated on the outer circumferential surface of the metal base member. Hereinafter, the latter case will be considered as a representative example.
도 1은 본 발명에 의한 스크롤 압축기를 보인 종단면도이고, 도 2는 도 1에 따른 스크롤 압축기에서, 선회스크롤을 회전축에서 분리하여 보인 사시도이다.1 is a longitudinal cross-sectional view showing a scroll compressor according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing the orbiting scroll separated from the rotation shaft in the scroll compressor of FIG. 1 .
이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 스크롤 압축기는, 케이싱(110)의 내부공간에 회전력을 발생하는 구동모터(120)가 설치되며, 구동모터(120)의 상측에는 메인프레임(130)이 고정 설치될 수 있다. 메인프레임(130)의 상면에는 고정스크롤(140)이 고정 설치되고, 메인프레임(130)과 고정스크롤(140) 사이에는 선회스크롤(150)이 설치되며, 선회스크롤(150)은 고정스크롤(140)과 함께 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축공간(P)을 형성하도록 구동모터(120)의 회전축(123)에 편심 결합될 수 있다. 그리고 고정스크롤(140)과 선회스크롤(150) 사이에는 선회스크롤(150)의 자전운동을 방지하기 위한 올담링(160)이 설치될 수 있다.As shown in this figure, in the scroll compressor according to the present embodiment, a driving
메인프레임(130)은 케이싱(110)의 내주면에 용접 결합되고, 중앙에는 축수구멍(131)이 관통 형성될 수 있다. 축수구멍(131)은 상단에서 하단까지 동일한 직경으로 형성될 수 있다. The
고정스크롤(140)은 그 경판부(141)의 저면에 돌출되어 후술할 선회스크롤(150)의 선회랩(152)과 함께 압축공간(P)을 이루도록 고정랩(142)이 형성되고, 고정스크롤(140)의 경판부(141)에는 흡입관(111)과 압축공간(P)이 연통되도록 흡입구(143)가 형성될 수 있다. The fixed
그리고 상기 고정스크롤(140)의 경판부(141)의 중심에는 압축공간(P)과 케이싱(110)의 내부공간이 연통되도록 토출구(144)가 형성되고, 토출구(144)의 단부에는 압축기의 정상운전시에는 토출구(144)를 개방시키는 반면 압축기의 정지시에는 토출구(144)를 폐쇄시켜 토출된 냉매가 토출구(144)를 통해 압축공간(P)으로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브(미도시)가 설치될 수 있다. And at the center of the
선회스크롤(150)은 그 경판부(151)의 상면에 돌출되어 고정스크롤(140)의 고정랩(142)과 맞물려 두 개 한 쌍의 압축공간(P)을 이루도록 선회랩(152)이 형성되고, 선회스크롤(150)의 경판부(151) 저면에는 후술할 회전축(123)의 보스결합홈(123d)에 삽입되어 회전력을 전달받을 수 있도록 보스부(153)가 형성될 수 있다.The
보스부(153)는 선회스크롤(150)의 기하학적 중심에 형성될 수 있다. 그리고 보스부(153)는 속찬 원봉 형상으로 형성될 수도 있지만, 선회스크롤(150)의 무게를 낮추기 위해서는 속빈 원통 모양으로 형성될 수 있다.The
회전축(123)은 구동모터(120)의 회전자(122)에 압입되는 축부(123a)와, 축부(123a)의 상하 양측에 구비되어 메인프레임(130)과 서브프레임(170)에 지지되는 메인베어링부(123b) 및 서브베어링부(123c)와, 메인베어링부(123b)의 상단에 편심지게 형성되어 선회스크롤(150)의 보스부(153)가 삽입 결합되는 보스결합홈(123d)으로 이루어질 수 있다. 메인베어링부(123b) 또는 축부(123a)에는 선회스크롤(150)이 선회운동을 하면서 발생되는 편심 하중을 상쇄시키기 위한 편심 질량(180)이 결합될 수 있다.The
도면중 미설명 부호인 112는 토출관, 121은 고정자이다. In the drawings,
상기와 같은 본 실시예에 의한 스크롤 압축기는 다음과 같은 작용 효과가 있다.The scroll compressor according to the present embodiment as described above has the following effects.
즉, 구동모터(120)에 전원이 인가되어 회전력이 발생되면, 회전축(123)에 편심 결합된 선회스크롤(150)이 선회운동을 하면서 고정스크롤(140)과의 사이에 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축공간(P)을 형성하게 된다. That is, when power is applied to the driving
그러면 압축공간(P)은 흡입구(또는, 흡입실)(143)에서 토출구(또는, 토출실)(144) 방향으로 점차 체적이 좁아지는 압축공간(P)이 연속하여 여러 단계로 형성하게 된다. Then, the compression space (P) is formed in several stages in succession of the compression space (P) whose volume is gradually narrowed in the direction from the suction port (or suction chamber) 143 to the discharge port (or discharge chamber) 144 .
그러면, 케이싱(110)의 외부에서 제공되는 냉매는 흡입관(111)을 통하여 고정스크롤(140)의 흡입구(143)를 통해 유입되고, 이 냉매는 선회스크롤(150)에 의해 최종 압축공간 방향으로 이동하면서 압축된다. 그리고 최종 압축공간에서 고정스크롤(140)의 토출구(144)를 통해 케이싱(110)의 내부공간으로 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.Then, the refrigerant provided from the outside of the
여기서, 도 1에서와 같이, 선회스크롤(150)의 보스부(153)가 회전축(123)의 보스결합홈(123d)에 삽입되어 결합됨에 따라, 회전축(123)이 메인프레임(130)에 지지되는 지지점(A)과 회전축(123)이 선회스크롤(150)에 작용하는 작용점(B) 사이의 높이차(△h=0)를 없앨 수 있다. 이에 따라, 회전축(123)이 받는 편심 하중이 감소될 수 있고, 이를 통해 메인베어링부(123b)에서의 마찰손실이 감소되어 압축효율이 향상될 수 있다. 뿐만 아니라, 케이싱(110)와 메인프레임(130) 사이의 용접점(C,D)에서의 작용력을 낮춰 압축기 소음을 줄이며 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Here, as shown in FIG. 1 , as the
또, 회전축(123)이 받는 편심 하중을 줄여 회전축(123)에 설치되는 편심 질량(180)의 무게와 재료비용을 낮추고 회전축(123)의 변형량을 줄여 압축효율을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 편심 질량(180)의 원심력으로 인한 케이싱(110)과 메인프레임(130) 사이의 용접점(C)(D)에서의 작용력도 낮춰 압축기 소음은 줄이고 신뢰성은 향상시킬 수 있다.In addition, by reducing the eccentric load received by the
또, 메인프레임(130)에 별도의 포켓홈이 필요 없어 메인프레임(130)의 축방향 길이와 직경을 줄여 재료비용을 낮추는 동시에, 압축기의 축방향 길이를 줄여 동일 용량 대비 압축기를 소형화할 수 있다. 또, 한정된 압축기의 축방향 길이 내에서 모터의 적층높이를 증대시켜 압축기 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, since there is no need for a separate pocket groove in the
한편, 선회스크롤(150)의 보스부(153)와 회전축(123)의 보스결합홈(123d) 사이에는 보스부(153)와 보스결합홈(123d) 사이를 윤활하기 위한 부시 베어링(200)이 설치될 수 있다.Meanwhile, between the
부시 베어링(200) 외에 니들 베어링, 롤러 베어링, 볼 베어링 등이 적용될 수 있다. 하지만, 이들 베어링은 크기가 커서 메인베어링의 축수구멍(131)이 커지게 되고, 이로 인해 마찰손실이 증가될 수 있으므로 본 실시예와 같이 부시 베어링이 적용되는 것이 바람직할 수 있다.In addition to the
본 실시예에 따른 부시 베어링(200)은 선회스크롤(150)의 보스부(153)에 결합되는 것이 보스결합홈(123d)의 내주면에 결합되는 것에 비해 바람직할 수 있다. 즉, 부시 베어링(200)이 보스부(153)에 결합되는 경우에는 그 부시 베어링(200)의 외주면이 보스결합홈(123d)의 내주면에 대해 전주(全州) 접촉하게 되고, 이로 인해 부시 베어링(200)의 어느 한 점이 집중 접촉될 때 발생될 수 있는 부시 베어링의 마모를 억제하여 마모로 인한 부시 베어링(200)의 손상을 현저하게 줄일 수 있다.The
예를 들어, 선회스크롤(150)의 보스부(153)가 회전축(123)의 보스결합홈(123d)에 삽입되는 경우에는 회전축(123)의 회전시 그 회전축(123)의 중심이 보스부(153)의 중심과 일치된 상태에서 회전을 하게 되므로, 보스결합홈(123d)의 내주면은 한 점에서 보스부(153)의 외주면 전체와 접촉을 하게 된다. 즉, 보스부(153)의 외주면 전체가 보스결합홈(123d)의 내주면 한 점과 접촉을 하게 된다. For example, when the
따라서, 보스부(153)의 외주면은 보스결합홈(123d)의 내주면과 어느 한 점에서 집중 접촉되지 않고 외주면 전체가 고르게 접촉됨에 따라, 보스부의 외주면에 부시 베어링이 결합되면 그 부시 베어링의 외주면 중에서 어느 한 점이 보스결합홈에 집중 접촉되는 것을 방지할 수 있다. Therefore, the outer peripheral surface of the
한편, 상기와 같은 부시 베어링은 전체가 윤활소재로 된 단일 부시 베어링으로 이루어질 수도 있고, 본 실시예와 같이 스틸소재로 된 베이스 부재의 외주면에 윤활소재로 된 윤활 부재가 인서트 사출 등을 통해 도포되거나 적층된 이중 부시 베어링으로 이루어질 수도 있다. 이하에서는, 이중 부시 베어링을 기준으로 설명한다. 하지만, 본 발명은 윤활 부재의 외경을 거의 균일하게 유지하여, 보스부와 보스결합홈 사이, 더 정확하게는 부시 베어링의 외주면과 보스결합홈의 내주면 사이의 마찰손실과 마모를 억제하고자 하는 것이므로, 이중 부시 베어링 외에도 단일 부시 베어링에도 동일하게 적용할 수 있다.On the other hand, the bush bearing as described above may consist of a single bush bearing entirely made of a lubricating material, and as in this embodiment, a lubricating member made of a lubricating material is applied to the outer peripheral surface of the base member made of a steel material through insert injection or the like. It can also consist of stacked double bush bearings. Hereinafter, it will be described based on the double bush bearing. However, the present invention is to keep the outer diameter of the lubricating member almost uniform to suppress friction loss and wear between the boss portion and the boss coupling groove, or more precisely, between the outer circumferential surface of the bush bearing and the inner circumferential surface of the boss coupling groove, In addition to bush bearings, the same can be applied to single bush bearings.
도 3은 도 1에 따른 부시 베어링의 일부를 파단하여 보인 사시도이고, 도 4는 도 3에 따른 부시 베어링을 단면하여 보인 반단면도이다.FIG. 3 is a perspective view showing a part of the bush bearing according to FIG. 1 after being broken, and FIG. 4 is a half cross-sectional view showing the bush bearing according to FIG. 3 .
이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 부시 베어링(200)은 스크롤 압축기의 보스부 등에 압입되는 베이스 부재(210)와, 베이스 부재(210)의 외주면에 도포되거나 적층되어 윤활층을 이루는 윤활 부재(220)로 이루어질 수 있다.As shown in this figure, the bush bearing 200 according to the present embodiment includes a
베이스 부재(210)는 통상 본 실시예의 부시 베어링이 압입될 선회스크롤의 보스부와 동일한 금속소재이거나 또는 그와 유사한 물성치를 가지는 금속소재로 형성될 수 있다. 이에 따라, 베이스 부재(210)는 보스부(153)와 동일한 열전달 계수를 가지거나 동일한 재질적 특성을 가지는 재질로 형성될 수 있다. 하지만, 베이스 부재(210)는 금속소재로 한정되지 않고, 적어도 윤활 부재(220)보다는 큰 강성을 가지는 소재이면 족할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 부시 베어링은 압입될 부재에 견고하게 압입되어 고정될 수 있다.The
그리고 베이스 부재(210)는 보스부와 같은 부재에 압입되어야 하므로 환형 단면 형상으로 형성되되, 내주면은 진원형으로 한정되지 않고 압입될 부재의 형태에 따라 다양하게 형성될 수도 있다. 아울러, 베이스 부재(210)의 외주면은 그 베이스 부재(210)의 외주면에 구비되는 윤활 부재(220)가 인서트 사출되어 도포되거나 적층됨에 따라, 윤활 부재(220)가 헛돌지 않도록 비진원형 단면 형상으로도 형성될 수 있다.And, since the
예를 들어, 베이스 부재(210)의 외주면은 윤활 부재(220)의 내주면과의 접촉면적을 확대하기 위해 널링부(knurling portion)(211)가 형성될 수 있다. 널링부(211)는 도 3에서와 같이 마름모 모양으로 형성하여 윤활 부재(220)가 베이스 부재(210)로부터 길이방향으로 이탈되는 것을 방지할 수도 있다. For example, a
여기서, 널링부(211)는 그 깊이가 깊을수록 윤활 부재(220)와의 접촉면적을 넓힐 수 있어 접착력을 높일 수 있다. 하지만, 널링부의 깊이가 너무 깊으면 베이스 부재(210)의 강성이 저하되어 부시 베어링(200)이 압입될 부재와의 결합력이 낮아질 수 있다. Here, as the depth of the
이를 감안하여, 널링부의 깊이는 다음과 같이 정의될 수 있다. 즉, 도 2를 참조하여 베이스 부재의 두께를 a, 윤활 부재의 두께를 b, 널링부의 깊이를 c라고 할 때, 아래의 범위를 만족하도록 형성될 수 있다.In consideration of this, the depth of the knurling portion may be defined as follows. That is, when a is the thickness of the base member with reference to FIG. 2, b is the thickness of the lubricating member, and c is the depth of the knurling part, it may be formed to satisfy the following range.
b/a = 1.09 ~ 1.15b/a = 1.09 to 1.15
c/a = 0.3 ~ 0.5c/a = 0.3 to 0.5
이로써, 외경이 29.9mm인 부시 베어링의 경우 베어링 부재의 두께는 0.8~1.5mm, 윤활 부재의 두께는 0.45~1.15mm로 할 때, 널링부의 깊이는 대략 0.24~0.75mm 정도가 되도록 형성될 수 있다.Accordingly, in the case of a bush bearing having an outer diameter of 29.9 mm, when the thickness of the bearing member is 0.8 to 1.5 mm and the thickness of the lubricating member is 0.45 to 1.15 mm, the depth of the knurling part can be formed to be about 0.24 to 0.75 mm. .
한편, 널링부(211)가 마름모 모양으로 형성될 경우 베이스 부재(210)를 압출하여 사출 형성하는데 곤란할 뿐만 아니라, 윤활 부재(220)를 사출 형성하는데에도 사출물의 원활한 흐름을 다소 방해하여 장애가 될 수 있다. On the other hand, when the
따라서, 널링부(211)는 베이스 부재(210)의 외주면에 길이방향을 따라 길게 형성되는 적어도 한 개 이상의 돌기로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 베이스 부재(210)의 사출 형성을 용이하게 할 뿐만 아니라, 윤활 부재(220)가 베이스 부재(210)에 대해 헛도는 것을 억제할 수 있어 마름모 형상보다 유리할 수 있다. 또, 이 경우 널링부(211)는 길이방향은 물론 원주방향을 따라 복수 개씩 형성될 수 있다. Accordingly, the
상기와 같이 베이스 부재(210)의 외주면에 복수 개의 널링부(211)가 형성되는 경우에는, 윤활 부재(220)가 널링부(211) 사이에 삽입되어 결합됨에 따라 베이스 부재(210)와 윤활 부재(220) 사이의 접합면적이 확대되어, 윤활 부재(220)가 베이스 부재(210)에 견고하게 결합될 수 있다. 아울러, 널링부(211)에 의해 윤활 부재(220)가 베이스 부재(210)에 대해 길이방향으로 이탈되는 것을 억제하는 동시에 원주방향으로 헛도는 것도 억제할 수 있다.When the plurality of
한편, 윤활 부재(220)는 앞서 설명한 바와 같이 베이스 부재(210)의 외주면에 인서트 사출되어 윤활층을 형성하게 된다. 따라서, 윤활 부재(220)는 무급유 특성이 좋은 소재, 즉 에테르 케톤(ether ketone) 결합을 가진 플라스틱 소재인 피크(Polyether ether ketone ; PEEK) 소재로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 도 4와 같이 피크(221)와 함께 탄소 섬유(Carbon fiber)(222)를 혼합하여 함께 형성하는 것이 내구성을 높이는데 바람직할 수 있다.On the other hand, as described above, the lubricating
물론, 윤활 부재(220)는 상기와 같이 베이스 부재(210)의 외주면에 인서트 사출되지 않고 압입하여 결합될 수도 있다. 하지만, 이 경우에는 윤활 부재(220)가 피크와 같은 수지 계열임에 따라, 윤활 부재(220)의 열팽창 계수, 최대 압입대 또는 최소 압입대 등을 적절하게 고려하여야 윤활 부재(220)가 운전열에 의해 베이스 부재(210)로부터 탈거되지 않고 원활하게 베어링 역할을 할 수 있다. Of course, the lubricating
이를 위해서는, 윤활 부재(220)는 베이스 부재(210)의 외주면에 접착제를 이용하여 부착시킬 수도 있다. 그렇지만, 접착제를 이용하는 방법은 제조 공정이 상대적으로 복잡하다. 따라서, 금형을 이용하여 윤활 부재(220)가 베이스 부재(210)의 외주면에 인서트 사출되도록 하는 것이 신뢰성 측면이나 양산성 측면에서 바람직하다. To this end, the lubricating
실제, 부시 베어링(200)이 압축기에 적용되는 경우, 부시 베어링(200)은 압축기의 높은 운전온도에 대해서도 안정적인 결합력을 유지할 수 있어야 할 뿐만 아니라, 부시 베어링(200)의 치수 변화 역시 최소한으로 유지되어야 부재간 마찰손실을 줄일 수 있다. 그런데, 윤활 부재(220)가 베이스 부재(210)의 외주면에 압입되는 경우에는 앞서 본 바와 같이 압입대 등을 정확하게 산출하여야 하지만, 실제로 이를 정확하게 산출하기가 곤란할 수 있다. 그러면 압입 과정에서 윤활 부재(220)가 변형되어 압입력이 충분하지 않을 수 있으며, 이로 인해 윤활 부재(220)가 베이스 부재(210)로부터 탈거될 수 있다. 이는 접합제를 사용하는 방식 역시 마찬가지이다. 또, 이들 방식은 양산성에서도 사출 방식에 비해 유리하지 못하다. 따라서, 윤활 부재(220)를 인서트 사출하는 방식이 바람직할 수 있다.In fact, when the
하지만, 상기와 같이 베이스 부재(210)의 외주면에 윤활 부재(220)를 인서트 사출 방식으로 도포 또는 적층하는 방식에서는 윤활 부재(220)가 제조과정에서 변형될 수 있고, 이로 인해 부시 베어링의 외경이 설계값보다 크게 형성될 수 있다. However, in the method in which the lubricating
예를 들어, 베이스 부재에 윤활 부재를 인서트 사출하여 제작하는 과정은 다음과 같다. 이를 방식①이라고 구분하여 도 5 내지 도 7과 함께 설명한다.For example, the manufacturing process by insert-injecting the lubricating member into the base member is as follows. This is divided into method ① and will be described together with FIGS. 5 to 7 .
도 5에서와 같이, 먼저 금형의 사출공간에 베이스 부재(210)를 넣고 피크와 같은 사출물을 주입한 후, 일반적인 경화과정을 거쳐 사출 성형된 사출품을 금형으로부터 인출한다.(S11)As shown in FIG. 5, first, the
다음, 사출품을 가열하여 풀림 열처리하게 되는데, 대략 270℃에서 4시간 정도 유지한 후 상온에서 2시간 정도 냉각시키게 된다. 이를 통해, 사출 후 열수축에 따른 피크의 응력을 완화시키게 된다.(S12)Next, the annealing heat treatment is performed by heating the injection product, and after maintaining it at approximately 270°C for about 4 hours, it is cooled at room temperature for about 2 hours. Through this, the stress of the peak due to thermal contraction after injection is relieved (S12).
다음, 열처리된 사출품의 길이와 내경, 그리고 외경을 1차 절삭 가공하여 부시 베어링에 대한 제작을 완료한다.(S13)Next, the length, inner diameter, and outer diameter of the heat-treated injection product are first cut and manufactured for the bush bearing. (S13)
상기와 같은 과정을 거쳐 제작된 부시 베어링이 도 6에 개시되어 있다. 하지만, 상기와 같이 <사출→열처리→1차 가공> 순으로 진행하여 제조되는 부시 베어링의 최종 외경은 설계된 외경보다 크게 제작될 수 있다. 즉, 사출단계 후 열처리단계를 거치고, 1차 가공을 진행하게 되면, 부시 베어링의 각종 치수 관리를 정밀하게 할 수 있을 것으로 인식되고 있었다. A bush bearing manufactured through the above process is disclosed in FIG. 6 . However, as described above, the final outer diameter of the bush bearing manufactured by proceeding in the order of <injection → heat treatment → primary processing> may be manufactured to be larger than the designed outer diameter. That is, it was recognized that, after the injection stage, the heat treatment stage and the primary processing were performed, the various dimensions of the bush bearing could be managed precisely.
그렇지만, 본 실시예를 제안하는 연구원들은 많은 시행착오와 실험, 그리고 분석을 통해 앞서 설명한 <사출→열처리→1차 가공> 순으로 진행되는 종래의 제조 방식으로 인해 오히려 부시 베어링의 치수관리가 더 어렵게 된다는 사실을 찾아내게 되었다. 이에 대해서는 본 실시예에 따른 부시 베어링의 원형도를 비교하면서 나중에 다시 설명한다.However, the researchers who propose this embodiment have made it more difficult to manage the dimensions of the bush bearings due to the conventional manufacturing method that proceeds in the order of <injection → heat treatment → primary processing> described above through a lot of trial and error, experiments, and analysis. found that it would be This will be described later while comparing the circularity of the bush bearing according to the present embodiment.
즉, 금속재로 된 베이스 부재(210)의 외주면에 윤활성 소재로 된 윤활 부재(220)를 사출 성형할 경우, 열에 민감한 특성을 가지는 윤활 부재(220)가 사출 과정과 열처리 과정에서 크게 변형될 것으로 인식되어 왔다. 하지만, 본 실시예를 제안한 연구원들의 연구 결과에 따르면 사출 조건이 동일하다고 할 때 윤활 부재(220)가 열처리 과정에서 변형되는 정도보다 오히려 절삭 가공 과정에 더 크게 열변형되는 것을 알아냈다. That is, when the lubricating
예를 들어, 열처리 과정에서 윤활 부재(220)가 변형되는 양이 1㎛ 정도라면, 절삭가공 과정에서 변형되는 양은 7㎛ 정도가 된다. 이는 나중에 설명할 도 10의 실험 그래프를 통해서도 알 수 있다. 더욱이, 사출 후 열처리를 거쳐 절삭가공을 하게 되면, 열처리 과정에서 윤활 부재(220)가 좀더 부풀어 올라 윤활 부재(220)의 두께가 증가되고, 그만큼 절삭 가공할 양이 더 증가하게 된다. 이로 인해, 절삭 가공시 발생되는 절삭저항이 증가하게 되면서 절삭열이 크게 상승하게 되므로, 결국 윤활 부재(220)는 설계값에 따라 절삭 가공을 실시함에도 불구하고 최종 윤활 부재(220)의 두께는 설계값보다 더 두꺼워지게 된다.For example, if the amount of deformation of the lubricating
이에 따라, 1차 절삭가공을 완료한 후 부시 베어링의 원형도를 측정해 보면, 윤활 부재(220)의 외경에 대해 원하는 설계값에 도달하도록 최종적으로 절삭가공을 실시했음에도 불구하고 윤활 부재(220)의 외경은 원하는 설계값보다 더 크게 변형된 것을 볼 수 있었다. Accordingly, when the circularity of the bush bearing is measured after completing the primary cutting, the lubricating
게다가, 사출물에는 앞서 설명한 바와 같이 피크(221) 외에도 윤활 부재(220)의 내마모성이나 기계적 물성을 개선하기 위해 탄소 섬유(222)와 같은 부가물을 추가할 수 있다. 하지만, 이 경우에는 부가물이 피크와 함께 주입되면서 사출물이 주입되는 쪽(이하, 전방단)(201)의 반대쪽 단부(이하, 후방단)(202)에서 일종의 와류를 이루면서 부가물 뭉치(222a)를 형성하게 되고, 이 부가물 뭉치(222a)로 인해 윤활 부재(220)의 후방단 두께가 더욱 두꺼워지면서 절삭가공시 절삭열을 더욱 높이게 될 수 있다. 이로 인해 부시 베어링(200)의 전방단 외경(D1)과 후방단 외경(D2)의 차이는 더욱 증가하게 될 수 있었다.In addition, as described above, in addition to the
이에, 본 실시예에서는 윤활 부재(220)의 열변형을 최소화하여 부시 베어링의 치수관리를 효율적으로 할 수 있는 부시 베어링의 제조 방법을 제시하였다. 이를 본 실시예에 따른 방식이라고 한다. 이에 대해서는 나중에 더 자세히 살펴본다.Accordingly, in the present embodiment, a method for manufacturing a bush bearing capable of efficiently managing the dimensions of the bush bearing by minimizing thermal deformation of the lubricating
한편, 상기와 같이 제작된 부시 베어링은 앞서 설명한 바와 같이 선회스크롤의 보스부에 압입하여 보스결합홈에 삽입함으로써, 회전축과 선회스크롤을 결합하게 된다. 이때, 부시 베어링은 보스부에 압입한 상태에서 외경을 다시 한번 절삭가공하게 된다. Meanwhile, as described above, the bush bearing manufactured as described above is press-fitted into the boss portion of the orbiting scroll and inserted into the boss coupling groove, thereby coupling the rotating shaft and the orbiting scroll. At this time, the outer diameter of the bush bearing is cut once again while being press-fitted into the boss.
이를 도 5 및 도 7을 참고하여 설명하면 다음과 같다.This will be described with reference to FIGS. 5 and 7 as follows.
즉, 앞서 1차 가공된 부시 베어링(200)을 보스부(153)의 외주면에 압입하여 고정한다.(S14)That is, the previously processed
다음, 보스부(153)의 외주면에 압입한 상태에서 선회스크롤(150)의 외경에 대해 부시 베어링(200)의 외경이 적절하게 대응되도록 부시 베어링(200)의 외경을 2차 절삭하여 가공한다. 이를 통해, 부시 베어링(200)의 외경이 원하는 설계값을 얻을 수 있도록 한다.(S15)Next, the outer diameter of the
그렇지만, 앞서도 설명한 바와 같이 <사출→열처리→1차 가공>은 물론, 이후에 <압입→2차 가공> 순으로 더 진행하여 보스부에 결합하되는 부시 베어링의 최종 외경은 설계된 외경보다 크게 변형될 수 있다.However, as described above, the final outer diameter of the bush bearing coupled to the boss by proceeding further in the order of <injection→heat treatment→primary machining> and then <press-fitting→secondary machining> may be deformed larger than the designed outer diameter. can
이에, 앞서 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는 인서트 사출된 사출품에 대해 1차 절삭 가공(이하, 1차 가공)을 실시한 후에 열처리 과정을 실시하고, 열처리 과정을 마친 부시 베어링을 보스부에 압입한 후에 다시 2차 절삭 가공(이하, 2차 가공)을 실시함으로써, 윤활 부재(220)의 절삭 가공시 발생할 수 있는 열변형을 최소화하였다. 즉, 본 실시예는 <사출→1차 가공→열처리→압입→2차 가공> 순으로 진행하는 것이다. Therefore, as described above, in this embodiment, the heat treatment process is performed after the primary cutting processing (hereinafter, the primary processing) is performed on the insert-injected article, and the bush bearing after the heat treatment process is press-fitted into the boss part. By performing secondary cutting (hereinafter, referred to as secondary processing) again later, thermal deformation that may occur during cutting of the lubricating
예를 들어, 도 8과 같이, 앞서 방식①에서 설명한 인서트 사출과정을 통해 베이스 부재(210)의 외주면에 윤활 부재(220)가 도포되는 사출품을 제작한다.(S21)For example, as shown in FIG. 8 , an injection product in which the lubricating
다만, 본 실시예에서는 도 9a와 같이 윤활 부재(220)의 일단에 오버 몰딩부(225)를 더 형성한다. 이를 위해, 금형에는 베이스 부재(210)의 양단 중에서 사출물의 후방단쪽에 몰딩공간에서 연장되는 오버 몰딩 공간이 연장 형성된다. 이 오버 몰딩 공간은 사출품의 후방단에 오버 몰딩부(225)가 형성되도록 오버 몰딩을 위한 공간이다. 이에 따라, 사출 성형된 사출품에는 사출물이 주입되는 반대쪽에 베이스 부재(210)의 단부보다 길게 오버 몰딩부(225)가 연장 형성된다. However, in the present embodiment, an
그리고, 사출물에는 피크(221)와 함께 탄소섬유(22)가 함께 주입되는데, 이 탄소섬유(222)는 사출물이 주입되는 방향으로 길게 배열된다. 하지만, 사출물이 주입되는 몰딩입구쪽의 반대쪽, 즉 후방단(202)은 막힌 형태가 되므로 이 막힌 쪽에서는 앞서 설명한 바와 같이 사출물의 유동압력에 의해 사출물인 피크(221)와 부가물인 탄소섬유(222)가 일종의 와류를 형성하게 된다. 이로 인해 피크(221)와 탄소섬유(222) 중에서 결을 가지는 탄소섬유(222)가 뭉쳐지면서 부가물 뭉치인 섬유뭉치(222a)를 형성하게 된다. In addition, the carbon fibers 22 are injected together with the
하지만, 본 실시예에서는 몰딩공간에서 연장되는 오버 몰딩 공간이 베이스 부재(210)의 후방단 밖에 더 형성됨에 따라, 섬유뭉치(222a)는 몰딩공간에 형성되지 않고 오버 몰딩 공간에서 형성된다. 이는 사출품에서는 오버 몰딩부(225)를 형성하게 된다. 그리고 이 오버 몰딩부(225)는 베이스 부재(210)의 범위에는 존재하지 않으며 오로지 베이스 부재(210)의 범위 밖에서만 윤활 부재(220)를 이루는 소재로 형성된다.However, in the present embodiment, as the over-molding space extending from the molding space is further formed outside the rear end of the
다음, 사출품을 금형에서 인출하고, 외경을 1차 가공을 실시한다.(S22) Next, the injection product is taken out from the mold, and the outer diameter is subjected to primary processing. (S22)
예를 들어, 원하는 부시 베어링의 최종 외경이 29.9mm라고 할 때 금형에서 빼낸 사출품의 외경이 30.6mm 정도로 제작되면, 1차 가공을 통해 대략 0.5~0.6mm 정도를 절삭한다. For example, if the final outer diameter of the desired bush bearing is 29.9mm, and the outer diameter of the injection product removed from the mold is about 30.6mm, cut about 0.5~0.6mm through primary processing.
아울러, 1차 가공 단계에서는 부시 베어링(200)의 내주면을 이루는 베이스 부재(210)의 내경에 대한 절삭 및 외주면을 이루는 윤활 부재(220)의 길이도 절삭하게 된다. 이때, 도 9b와 같이, 몰딩입구를 이루는 전방단(201)을 절삭하는 것은 물론, 그 반대쪽인 후방단(202)의 오버 몰딩부(225)도 절삭하여 제거하게 된다. 그러면, 사출품은 부시 베어링(200)의 최종 길이를 가지는 원통 형상을 이루게 된다. 이로써, 도 10과 같이, 윤활 부재(220)의 전방면(220a)과 후방면(220b)에는 각각 탄소 섬유(225)의 절단된 면이 외부로 노출될 수 있다.In addition, in the primary processing step, the inner diameter of the
다음, 1차 가공된 사출품을 앞서 방식①에서 설명한 조건에서 풀림 열처리를 실시하여 부시 베어링을 형성한다.(S23) Next, annealing heat treatment is performed on the first processed injection product under the conditions described in Method ① to form a bush bearing. (S23)
이를 통해, 윤활 부재(220)를 이루는 피크 소재의 내부 응력을 완화시키게 된다. 이 과정에서 윤활 부재(220)는 약간 부풀어 오를 수 있으나, 이는 1차 가공에서 절삭열로 인해 발생되는 변형에 비하면 무시할 수 있는 정도에 불과하다. Through this, the internal stress of the peak material constituting the lubricating
다음, 도 11과 같이, 열처리 과정을 마친 부시 베어링(200)을 보스부(153)의 외주면에 압입하여 결합한다.(S24) 그리고, 보스부(153)에 압입된 상태로 부시 베어링(200)의 외경을 절삭 가공하는 2차 절삭 가공을 실시한다.(S25) Next, as shown in FIG. 11 , the
예를 들어, 1차 가공 단계에서 대략 0.5~0.6mm 정도를 가공했다면 2차 가공 단계에서는 대략 0.1~0.2mm정도를 가공함으로써, 부시 베어링의 외경이 최초 설계값인 29.9mm에 도달하도록 할 수 있다. For example, if about 0.5~0.6mm is machined in the first machining step, by machining about 0.1~0.2mm in the second machining step, the outer diameter of the bush bearing can reach the initial design value of 29.9mm .
이를 통해, 1차 가공 과정에서 상대적으로 많이 절삭하면서 상대적으로 높은 절삭열이 발생되고 이로 인해 윤활 부재(220)가 추가적으로 변형될 수 있지만, 이는 2차 가공시 상대적으로 적게 절삭하면서 상대적으로 낮은 절삭열과 그로 인해 윤활 부재(220)의 추가적인 변형이 최소화될 수 있다. 이에 따라 2차 가공을 통해 나머지 부분이 절삭되어 제거됨에 따라, 부시 베어링의 외경에 대한 원래의 설계값을 만족할 수 있다. Through this, a relatively high cutting heat is generated while cutting a relatively large amount in the primary machining process, and thus the lubricating
도 12는 부시 베어링의 제조 방법에 따른 윤활 부재의 외경 변화를 비교하여 보인 그래프이다. 이 비교는 베이스 부재의 외주면에 피크와 탄소섬유로 된 윤활 부재를 인서트 사출 방식으로 사출품을 제작한 후, 앞서 설명한 2가지 방식에 의해 가공 공정을 진행하여 베어링의 외경을 비교 분석하였다.12 is a graph showing a comparison of changes in outer diameter of a lubricating member according to a method of manufacturing a bush bearing. In this comparison, the outer diameter of the bearing was compared and analyzed by manufacturing an injection-molded product by inserting a lubricating member made of a peak and carbon fiber on the outer circumferential surface of the base member by the insert injection method, and then proceeding with the machining process by the two methods described above.
이에 도시된 바와 같이, 사출 후 열처리를 실시하고 사출품의 외경을 절삭 가공하는 방식①로 부시 베어링을 제작하는 경우에는 몰딩입구인 전방단에서 반대쪽인 후방단 인근까지는 거의 동일한 외경을 유지하게 된다. 하지만, 후방단에 근접할수록 외경이 급격하게 증가하는 것을 볼 수 있다. 이는, 절삭 가공시 발생하는 절삭 저항이 베어링의 후방단에서 크게 상승하면서 피크 소재로 된 윤활 부재(220)의 외경이 크게 변형된 것으로 볼 수 있다. As shown in this figure, in the case of manufacturing a bush bearing by the method ① in which heat treatment is performed after injection and the outer diameter of the injected product is cut, approximately the same outer diameter is maintained from the front end, which is the molding entrance, to the vicinity of the rear end, which is the opposite side. However, it can be seen that the outer diameter rapidly increases as it approaches the rear end. This can be seen that the outer diameter of the lubricating
특히, 방식①의 경우는 금형에서 오버 몰딩 공간을 형성하지 않음에 따라, 사출품에 오버 몰딩부가 형성되지 못해 베어링의 후방단 부근에서 부가물 뭉치(섬유 뭉치)가 형성되고, 이에 따라 절삭 가공시 부가물 뭉치에 의해 절삭해야 하는 양이 증가할 뿐만 아니라 절삭 저항이 증가하여 그만큼 절삭열이 올라가게 되고, 이로 인해 실제로는 최초 설계값에 도달하도록 최종적으로 절삭 가공을 실시하였음에도 불구하고 실제 베어링의 외경은 전방단에 비해 후방단에서 큰 폭으로 증가한 것을 볼 수 있다.In particular, in the case of method ①, since the overmolding space is not formed in the mold, the overmolding part is not formed in the injection product, so an additive bundle (fiber bundle) is formed near the rear end of the bearing. Not only does the amount to be cut increases by the bundle of additives, but also the cutting resistance increases, resulting in increased cutting heat. It can be seen that the value increased significantly at the rear end compared to the front end.
반면, 사출 후 1차 가공을 실시하고 나서 열처리를 실시한 후 다시 2차 가공을 실시하는 본 실시예에 따른 방식(이하, 방식②)으로 부시 베어링을 제작하는 경우에는 몰딩입구인 전방단에서 반대쪽인 후방단 끝까지 베어링의 외경이 거의 일정하게 유지되는 것을 볼 수 있다. 물론, 후방단에서의 베어링 외경이 미세하게 증가하기는 하였으나, 이는 방식①에 비하면 무시할 수 있는 정도이다. 이렇게 방식②에 따라 부시 베어링의 윤활 부재(220)를 형성하는 경우에는 사출품에 대해 1차 가공과 2차 가공으로 나눠 외경을 가공함에 따라, 한 번에 깊게 가공하는 것에 비해 절삭열의 발생을 낮출 수 있고, 이를 통해 피크 소재로 된 윤활 부재(220)가 절삭열에 의해 변형되는 것을 최소화할 수 있기 때문인 것으로 파악될 수 있다. 더군다나, 방식②에서는 금형에 오버 몰딩 공간을 형성하여 사출품에 오버 몰딩부(225)를 형성하고, 이 오버 몰딩부(225)에 섬유 뭉치(222a)가 형성되도록 한 후 절삭하여 제거함으로써, 섬유 뭉치(222a)가 후방단에 몰려 절삭열을 가중시키는 것을 미연에 방지할 수 있다. 이를 통해, 방식①과 같이 베어링의 외경이 후방단쪽에서 급격하게 증가하는 것을 억제할 수 있게 된다.On the other hand, in the case of manufacturing a bush bearing by the method according to this embodiment (hereinafter, method ②) in which primary processing is performed after injection, heat treatment is performed, and secondary processing is performed again, the opposite side from the front end of the molding entrance It can be seen that the outer diameter of the bearing is maintained almost constant all the way to the end of the rear end. Of course, the outer diameter of the bearing at the rear end increased slightly, but this is negligible compared to the method ①. In the case of forming the lubricating
한편, 이는 도 13에 도시된 원통도를 비교해 봐도 알 수 있다. 즉, 도 13에 도시된 결과는 방식①과 방식②에 따라 제작된 각각의 부시 베어링에 대해 외주면 원통도를 비교하여 보인 것으로, 각 방식에 따른 복수 개씩의 부시 베어링에 대한 외주면 원통도의 평균치를 구한 것이다. 여기서, 외주면 원통도 값은 각 부시 베어링에 대한 전방단에서부터 후방단까지의 범위 중에서 복수의 위치에 대한 외경을 측정하고, 그 복수의 위치에 대한 외경변화 값의 평균을 구한 값이다. On the other hand, this can be seen by comparing the cylindric diagram shown in FIG. 13 . That is, the result shown in FIG. 13 is a comparison of the outer circumferential cylindricity for each bush bearing manufactured according to method ① and method ②. it will be saved Here, the outer peripheral cylindricity value is a value obtained by measuring the outer diameter for a plurality of positions in the range from the front end to the rear end for each bush bearing, and averaging the outer diameter change values for the plurality of positions.
이에 도시된 바와 같이, 방식①에서는 평균 원통도(이하, 원통도)는 12㎛ 정도가 되는 반면, 방식②에서는 원통도는 4㎛ 정도가 되는 것을 볼 수 있다. 즉, 본 실시예에 적용되는 부시 베어링에서 평균두께가 대략 1.95mm라고 할 때, 그 부시 베어링의 평균두께 대비 방식①에서의 원통도는 대략 0.62%이나, 방식②에서는 원통도는 대략 0.2% 정도가 된다. 따라서, 측정오차 등을 고려하면 원통도가 0.3~0.4% 이내가 될 수 있다. 하지만, 앞서 본 바와 같이 방식①에서는 원통도가 적어도 0.62% 이상이 될 수 있어, 방식①에 비해 방식②는 원통도가 대략 1/2로 크게 개선된 것을 알 수 있다. As shown in this figure, it can be seen that the average cylindricity (hereinafter, cylindricity) is about 12 μm in Method ①, whereas the cylindricity is about 4 μm in Method ②. That is, when the average thickness of the bush bearing applied to this embodiment is about 1.95 mm, the cylindricity in method ① is about 0.62% compared to the average thickness of the bush bearing, but in method ②, the cylindricity is about 0.2% becomes Therefore, considering the measurement error, the cylindricity can be within 0.3 to 0.4%. However, as seen above, in Method ①, the cylindricity can be at least 0.62% or more, and it can be seen that in Method ②, the cylindricity is greatly improved by approximately 1/2 compared to Method ①.
이는, 방식②의 경우가 방식①의 경우에 비해 부시 베어링의 일단(후방단)에서 외경이 변형되는 것을 억제하면서 원통도가 개선되는 것이므로, 결국 베어링 부시의 외경변화 역시 방식②가 방식①에 비해 감소될 수 있다. 이에 대해서는 도 10을 다시 참조하여 알 수 있다. 즉, 방식②의 경우는 윤활 부재의 양단 외경차이가 대략 1~2㎛ 정도가 되는데, 이를 가공오차 등을 고려하더라도 윤활 부재의 평균두께 대비 대략 3% 이내가 될 수 있다. 반면, 방식①에서는 윤활 부재의 양단 외경차이가 대략 7~8㎛ 정도가 되는 것을 볼 수 있다.This is because the cylindricity is improved while suppressing the deformation of the outer diameter at one end (rear end) of the bush bearing in the case of method ② compared to the case of method ①. can be reduced. This can be seen with reference to FIG. 10 again. That is, in the case of method ②, the difference in the outer diameter of both ends of the lubricating member is about 1 to 2 μm, and even if processing errors are taken into consideration, it can be within about 3% of the average thickness of the lubricating member. On the other hand, in method ①, it can be seen that the difference between the outer diameters of both ends of the lubricating member is about 7 to 8 μm.
상기와 같이 원통도가 작다는 것은 그만큼 부시 베어링의 외경변화가 크지 않다는 것을 의미하는 것이므로, 이는 부시 베어링의 외경을 가공할 때 균일한 깊이로 가공할 수 있어 그만큼 부시 베어링의 외경 관리가 용이하여 부시 베어링에 대한 신뢰성을 높일 수 있다. As described above, the small cylindricity means that the change in the outer diameter of the bush bearing is not that large. It is possible to increase the reliability of the bearing.
한편, 상기와 같이 부시 베어링(200)이 앞서 스크롤 압축기에 적용되는 경우 그 부시 베어링(200)의 외경 변화는 해당 제품의 성능이나 신뢰성에 큰 영향을 미치게 된다. On the other hand, when the
예를 들어, 앞서 살펴본 바와 같이, 부시 베어링(200)이 선회스크롤(150)의 보스부(153)에 압입되어 회전축(123)의 보스결합홈(123d)과의 사이에서 베어링 역할을 하게 될 수 있다.For example, as described above, the
이 경우, 방식①에 따른 부시 베어링은 그 윤활 부재(220)의 외경이 균일하지 못하고 후방단(하단)(202)으로 갈수록 크게 증가하게 됨에 따라, 부시 베어링(200)의 외경을 균일하게 관리하기가 매우 어렵게 된다. 즉, 부시 베어링(200)의 외경이 균일하게 변하게 되면 그 부시 베어링(200)의 외경을 전체적으로 깊게 가공하여 최종 외경을 원래의 설계값에 일치시킬 수 있다. 하지만, 부시 베어링(200)의 외경 중 일부만 비정상적으로 변형되면 전체를 가공하여 균일하게 관리하기가 어려워지게 된다. In this case, in the bush bearing according to method ①, the outer diameter of the lubricating
그러면 부시 베어링(200)의 외주면이 보스결합홈(123d)의 내주면에 과도하게 밀착되면서 마찰손실을 발생시키는 동시에 부시 베어링(200)의 편마모가 발생될 수 있다. 이로 인해 선회스크롤(150)의 기울어짐이 증가되어 압축실에서의 냉매 누설이 발생되면서 압축효율도 저하될 수 있다.Then, while the outer peripheral surface of the
반면, 방식②에 따른 부시 베어링(200)은 윤활 부재(220)의 외경이 균일하게 유지됨에 따라, 그 부시 베어링(200)이 보스부(153)에 압입되더라도 부시 베어링(200)의 외주면과 보스결합홈(123d)의 내주면과의 마찰손실이나 부시 베어링의 편마모를 억제할 수 있다. 뿐만 아니라, 선회스크롤(150)의 기울어짐을 억제하여 압축실 누설을 억제할 수 있다.On the other hand, in the bush bearing 200 according to method ②, as the outer diameter of the lubricating
특히, 부시 베어링(200)이 스크롤 압축기에 적용되는 경우, 그 압축기의 운전시 발생되는 열에 의해서도 윤활 부재(220)가 열팽창을 하면서 앞서 지적한 문제들이 더욱 가중될 수 있다. 이는 윤활 부재(220)의 두께가 두꺼울수록 열팽창되는 정도가 심해질 수 있다.In particular, when the
하지만, 본 실시예인 방식②에 따른 부시 베어링(200)은 윤활 부재(220)의 두께가 전방단(상단)(201)에서 후방단(하단)(202)까지 거의 일정하게 유지됨에 따라 부시 베어링(200)의 후방단(하단) 외경(D2)이 전방단(상단) 외경(D1)에 비해 거의 증가하지 않게 될 수 있다. 이에 따라, 압축기의 운전시 발생하는 열에 의해서도 윤활 부재(220)가 열팽창하는 정도가 상대적으로 작게 유지될 수 있다.However, in the bush bearing 200 according to the method ② of this embodiment, as the thickness of the lubricating
도 14 및 도 15는 방식①에 따른 부시 베어링이 스크롤 압축기에 적용된 경우와 방식②에 따른 부시 베어링이 스크롤 압축기에 적용된 경우, 동일한 운전조건(210℃)에 노출된 후 부시 베어링의 외경변화 및 원통도의 차이를 보인 그래프이다.14 and 15 show the change in outer diameter and cylinder of the bush bearing after exposure to the same operating conditions (210°C) when the bush bearing according to method ① is applied to the scroll compressor and when the bush bearing according to method ② is applied to the scroll compressor. It is a graph showing the difference in degrees.
도 14에 도시된 바와 같이, 앞서 설명한 동일한 운전조건에 노출된 후 부시 베어링의 외경변화를 보면, 방식①은 대략 22㎛ 내외, 방식②는 대략 6㎛ 내외 정도가 변형되는 것을 볼 수 있다. 그만큼 방식①에 비해 방식②에서의 윤활 부재(220) 두께가 얇게 유지되기 때문인 것으로 볼 수 있다.As shown in FIG. 14 , when looking at the change in the outer diameter of the bush bearing after exposure to the same operating conditions described above, it can be seen that the method ① deforms about 22 μm, and the method ② deforms about 6 μm. It can be seen that this is because the thickness of the lubricating
이는, 도 15에 도시된 원통도를 비교해 봐도 알 수 있다. 즉, 앞서의 운전조건에서 압축기가 운전을 한 후 부시 베어링에 대한 외주면 원통도의 변화를 살펴보면, 본 실시예에 적용되는 부시 베어링의 설계값 평균두께가 대략 1.95mm라고 할 때, 그 부시 베어링의 평균두께 대비 방식①에서의 외주면 원통도는 대략 1.13%이나, 방식②에서는 원통도는 대략 0.31% 정도가 된다. 따라서, 측정오차 등을 고려하면 본 실시예에 따른 부시 베어링(200)의 외주면 원통도가 0.5% 이내가 될 수 있다. 이에 따라, 방식①에 비해 방식②는 원통도 차이가 대략 1/4~1/3로 크게 개선된 것을 알 수 있다.This can be seen by comparing the cylindric diagram shown in FIG. 15 . That is, looking at the change in the cylindricity of the outer circumference of the bush bearing after the compressor is operated under the previous operating conditions, when the average thickness of the design value of the bush bearing applied in this embodiment is approximately 1.95 mm, the Compared to the average thickness, the cylindricity of the outer circumferential surface in Method ① is about 1.13%, but in Method ②, the cylindricity is about 0.31%. Therefore, considering the measurement error and the like, the cylindricity of the outer peripheral surface of the bush bearing 200 according to the present embodiment may be within 0.5%. Accordingly, it can be seen that the difference in cylindricity is greatly improved in the method ② compared to the method ① by about 1/4 to 1/3.
다시 말해, 앞서의 운전조건에서 방식①과 방식②에 따라 제작된 각각의 부시 베어링에 대한 원통도 차이를 보면, 확실히 방식②의 경우가 방식①의 경우에 비해 열변형이 적은 것을 볼 수 있다. 이는, 부시 베어링과 보스결합홈 사이의 간격을 100㎛ 이내로 관리하는 점을 감안할 때 상당히 큰 효과를 발휘할 것으로 기대할 수 있다. In other words, if you look at the difference in cylindricity for each bush bearing manufactured according to method ① and method ② under the previous operating conditions, it can be seen that method ② has less thermal deformation than method ①. Considering that the interval between the bush bearing and the boss coupling groove is managed within 100 μm, it can be expected to exert a fairly large effect.
결국, 방식②의 경우는 절삭 가공시 발생하는 절삭열을 낮춰 실제 윤활 부재(220)의 두께증가를 최소한으로 유지하는 한편, 압축기 등에 적용하였을 경우 압축기의 운전열에 의해 열팽창하는 것을 최소한으로 유지할 수 있다. 이에 따라, 부시 베어링의 전체 외경 변화는 방식①의 경우에 비해 크게 낮아져 그만큼 부시 베어링이 적용되는 압축기의 성능과 신뢰성을 높일 수 있다.After all, in the case of method ②, the increase in the thickness of the lubricating
123 : 회전축 123d : 보스결합홈
130 : 메인프레임 131 : 축수구멍
140 : 고정스크롤 142 : 경판부
142 : 고정랩 150 : 선회스크롤
152 : 선회랩 153 : 보스부
200 : 부시 베어링 201 : 사출품의 전방단
202 : 사출품의 후방단 210 : 베이스 부재
211 : 널링부 220 : 윤활 부재
220a : 윤활 부재의 전방단 220b : 윤활 부재의 후방단
221 : 피크 222 : 탄소 섬유
222a : 섬유 뭉치 225 : 오버 몰딩부
123:
130: main frame 131: shaft hole
140: fixed scroll 142: end plate part
142: fixed lap 150: orbiting scroll
152: turning lap 153: boss part
200: bush bearing 201: front end of the injection product
202: rear end of the injection product 210: base member
211: knurling part 220: lubrication member
220a: front end of the lubricating
221: peak 222: carbon fiber
222a: fiber bundle 225: overmolding part
Claims (15)
제2 경판부의 일측면에 제2 랩이 형성되며, 상기 제2 랩은 상기 제1 랩과 맞물려 압축실을 형성하고, 상기 제2 경판부의 타측면에는 보스부가 형성되는 제2 스크롤;
상기 제2 스크롤의 보스부가 삽입되어 결합되도록 보스결합홈이 구비되는 회전축; 및
상기 보스부의 외주면에 압입되어 결합되고, 외주면이 상기 보스결합홈의 내주면과 베어링면을 형성하도록 외부윤활층을 가지는 부시 베어링;을 포함하고,
상기 부시 베어링은,
원통 형상으로 형성되어 상기 보스부의 외주면에 압입되는 베이스 부재; 및
상기 베이스 부재의 외주면에 일체로 구비되어 윤활층을 형성하는 윤활 부재;로 이루어지며,
상기 부시 베어링이 상기 보스부에 압입된 최초 상태를 기준으로, 상기 부시 베어링의 외주면 원통도(cylindricity)가 상기 부시 베어링의 평균두께 대비 0.4% 이내를 만족하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.a first scroll in which a first wrap is formed on one side of the first end plate;
a second scroll in which a second wrap is formed on one side of the second end plate, the second wrap is engaged with the first wrap to form a compression chamber, and a boss portion is formed on the other side of the second end plate;
a rotation shaft provided with a boss coupling groove so that the boss portion of the second scroll is inserted and coupled; and
a bush bearing press-fitted to and coupled to the outer circumferential surface of the boss, the bush bearing having an outer lubricating layer so that the outer circumferential surface forms a bearing surface with the inner circumferential surface of the boss coupling groove;
The bush bearing is
a base member formed in a cylindrical shape and press-fitted to an outer circumferential surface of the boss; and
a lubricating member integrally provided on the outer circumferential surface of the base member to form a lubricating layer;
Based on the initial state in which the bush bearing is press-fitted into the boss, the cylindricality of the outer peripheral surface of the bush bearing is formed to satisfy within 0.4% of the average thickness of the bush bearing.
제2 경판부의 일측면에 제2 랩이 형성되며, 상기 제2 랩은 상기 제1 랩과 맞물려 압축실을 형성하고, 상기 제2 경판부의 타측면에는 보스부가 형성되는 제2 스크롤;
상기 제2 스크롤의 보스부가 삽입되어 결합되도록 보스결합홈이 구비되는 회전축; 및
상기 보스부의 외주면에 압입되어 결합되고, 외주면이 상기 보스결합홈의 내주면과 베어링면을 형성하도록 외부윤활층을 가지는 부시 베어링;을 포함하고,
상기 부시 베어링은,
원통 형상으로 형성되어 상기 보스부의 외주면에 압입되는 베이스 부재; 및
상기 베이스 부재의 외주면에 일체로 구비되어 윤활층을 형성하는 윤활 부재;로 이루어지며,
상기 부시 베어링이 상기 보스부에 압입되어 210℃에서 2시간 운전을 실시한 후의 상태를 기준으로, 상기 부시 베어링의 외주면 원통도(cylindricity)가 상기 부시 베어링의 평균두께 대비 0.5% 이내를 만족하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.a first scroll in which a first wrap is formed on one side of the first end plate;
a second scroll in which a second wrap is formed on one side of the second end plate, the second wrap is engaged with the first wrap to form a compression chamber, and a boss portion is formed on the other side of the second end plate;
a rotation shaft provided with a boss coupling groove so that the boss portion of the second scroll is inserted and coupled; and
a bush bearing press-fitted to and coupled to the outer circumferential surface of the boss, the bush bearing having an outer lubricating layer so that the outer circumferential surface forms a bearing surface with the inner circumferential surface of the boss coupling groove;
The bush bearing is
a base member formed in a cylindrical shape and press-fitted to an outer circumferential surface of the boss; and
a lubricating member integrally provided on the outer circumferential surface of the base member to form a lubricating layer;
Based on the state after the bush bearing is press-fitted into the boss part and operated at 210° C. for 2 hours, the outer peripheral surface cylindricity of the bush bearing is formed to satisfy within 0.5% of the average thickness of the bush bearing Scroll compressor, characterized in that.
상기 부시 베어링의 외주면과 상기 보스결합홈의 내주면 사이의 간격 변화율은 상기 부시 베어링의 평균두께 대비 0.4%이내를 만족하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.3. The method of claim 1 or 2,
The scroll compressor according to claim 1, wherein a change rate of a gap between the outer peripheral surface of the bush bearing and the inner peripheral surface of the boss coupling groove is formed to satisfy within 0.4% of the average thickness of the bush bearing.
상기 베이스 부재는 상기 제2 스크롤의 보스부와 열전달계수가 작거나 같은 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.3. The method of claim 1 or 2,
The scroll compressor according to claim 1, wherein the base member is formed of a material having the same heat transfer coefficient as that of the boss of the second scroll.
상기 베이스 부재는 상기 제2 스크롤의 보스부와 동일한 재질적 특성을 가지는 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.5. The method of claim 4,
The scroll compressor according to claim 1, wherein the base member is formed of a material having the same material properties as that of the boss of the second scroll.
상기 윤활 부재는 수지 계열에 탄소 섬유가 함유되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.3. The method of claim 1 or 2,
The lubricating member is a scroll compressor, characterized in that the resin-based carbon fiber is contained.
상기 탄소 섬유는 상기 윤활 부재의 양단에 절단면이 노출되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.7. The method of claim 6,
The carbon fiber scroll compressor, characterized in that cut surfaces are exposed at both ends of the lubricating member.
상기 윤활 부재는 양단에 절단면이 형성되는 것을 특징으로 하는 외부윤활층을 가지는 스크롤 압축기.7. The method of claim 6,
The scroll compressor having an external lubrication layer, characterized in that the lubricating member has cut surfaces formed at both ends.
상기 수지 계열은 피크(PEEK)소재인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.7. The method of claim 6,
The resin series is a scroll compressor, characterized in that the PEEK material.
상기 탄소 섬유는 상기 베이스 부재의 길이방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.7. The method of claim 6,
The scroll compressor, characterized in that the carbon fibers are arranged in the longitudinal direction of the base member.
상기 탄소 섬유는 상기 윤활 부재의 양단에 절단면이 노출되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.11. The method of claim 10,
The carbon fiber scroll compressor, characterized in that cut surfaces are exposed at both ends of the lubricating member.
상기 베이스 부재와 윤활 부재는 원주방향을 따라 절개면이 없는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기. 3. The method of claim 1 or 2,
The scroll compressor according to claim 1, wherein the base member and the lubricating member are formed in a shape without a cut surface along a circumferential direction.
상기 베이스 부재의 외주면에는 상기 윤활 부재의 내주면과의 접촉면적이 확대되도록 널링부(knurling portion)가 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.13. The method of claim 12,
and a knurling portion formed on an outer circumferential surface of the base member so as to increase a contact area with an inner circumferential surface of the lubricating member.
상기 베이스 부재의 두께를 a, 상기 윤활 부재의 두께를 b, 상기 널링부의 깊이를 c라고 할 때, 아래의 범위를 만족하는 스크롤 압축기.
b/a = 1.09 ~ 1.15,
c/a = 0.3 ~ 0.514. The method of claim 13,
A scroll compressor satisfying the following range when a thickness of the base member is a, a thickness of the lubricating member is b, and a depth of the knurling part is c.
b/a = 1.09 to 1.15,
c/a = 0.3 to 0.5
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Citations (2)
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JP2013145026A (en) * | 2012-01-16 | 2013-07-25 | Ntn Corp | Sliding bearing for compressor, and compressor |
KR101549868B1 (en) * | 2014-04-04 | 2015-09-03 | 엘지전자 주식회사 | Bush bearing for compressor and scroll compressor having the same |
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KR101549868B1 (en) * | 2014-04-04 | 2015-09-03 | 엘지전자 주식회사 | Bush bearing for compressor and scroll compressor having the same |
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