KR20030050500A - 밀폐형 압축기의 크랭크축 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 크랭크축에 관한 것이다. 본 발명의 크랭크축(20)은 크게 몸체부(30), 균형추(40) 및 핀부(50)로 구성되고, 상기 몸체부(30)와 핀부(50)를 별도로 제작되어 체결된다. 상기 균형추(40)는 상기 몸체부(30)와 핀부(50)의 체결에 의해 만들어진다. 상기 몸체부(30)는 원통형의 몸체원통(32)과 상단부의 몸체연결판(36)이 프레스가공에 의해 일체로 형성된다. 상기 몸체원통(32)의 내부에는 오일유로(33)가 상하로 관통하여 형성되고, 외주면에는 오일홈(35)이 나선형으로 형성된다. 상기 핀부(50)는 원통형의 핀원통(52)과 그 하단부의 핀연결판(56)이 프레스가공에 의해 일체로 형성된다. 상기 핀원통(52)의 내부에는 오일유로(53)과 상하로 관통하여 형성되고, 상기 핀원통(52)의 외주면에는 오일홈(55)이 대략 나선형으로 형성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면 크랭크축의 제조과정이 몸체부(30)와 핀부(50)의 프레스가공과, 코킹을 통한 체결작업 및 정밀가공만으로 이루어지게 되고 크랭크축(20)의 내외부 형상은 상기 프레스가공에서 형성된다. 따라서 크랭크축의 제조작업이 단순하게 되고 제조시에 불량율이 줄어들게 되는 이점이 있다.

Description

밀폐형 압축기의 크랭크축{Crank-shaft for hermetic compressor}

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프레스가공에 의해 형성된 밀폐형 압축기의 크랭크축에 관한 것이다.

도 1에는 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 내부구성이 도시되어 있고, 도 2에는 종래 기술에 의한 크랭크축의 구성이 사시도로 도시되어 있다. 이에 따르면, 밀폐용기(1)는 상부용기(1t)와 하부용기(1b)로 구성되고, 상기 밀폐용기(1)의 내부에 형성된 밀폐공간에는 프레임(2)이 설치되어 있다. 상기 프레임(2)의 하부에는 고정자(3)가 고정되어 있고, 이와 같은 프레임(2)은 스프링(2S)에 의해 밀폐용기(1)의 내부에 지지되어 있다.

그리고, 상기 프레임(2)의 중앙을 관통하여서는 크랭크축(5)이 설치되어 있다. 상기 크랭크축(5)에는 회전자(4)가 일체로 설치되어 상기 고정자(3)와의 전자기적 상호작용에 의해 상기 크랭크축(5)과 함께 회전된다.

상기 크랭크축(5)의 상단에는 편심핀(5b)이 상기 크랭크축(5)의 회전중심에 대해 편심되게 형성되어 있다. 그리고 상기 편심핀(5b)이 형성된 반대쪽에는 균형추(5c)가 형성되어 있고, 상기 크랭크축(5)은 상기 프레임(2)에 회전가능하게 지지되어 있다.

상기 크랭크축(5)의 내부에는 오일유로(5a)가 형성되어 있다. 상기 오일유로(5a)는 상기 크랭크축(5)의 중간정도 위치까지 형성되고, 상기 프레임(2)과 습동되는 위치부터는 상기 크랭크축(5)의 외면을 따라 나선형으로 오일홈(5a')과 연결된다. 상기 오일홈(5a')은 상기 프레임(2)과 습동되는 부분인 크랭크축(5)의 외면을 따라 나선형으로 형성되어 있고, 상기 크랭크축(5)의 상단에서 편심핀(5b)의 내부에 형성되는 오일유로(5a)와 연통된다. 상기 편심핀(5b)의 외면에는 상기 편심핀(5b) 내부의 오일유로(5a)와 연통되는 오일유로(5b')가 편심핀(5b)을 관통하고 상단까지 형성되어 있다. 그리고 상기 크랭크축(5)의 하단부에는 상기 오일(L)을 펌핑하여 상기 오일통로(5a)로 전달하는 펌핑기구(5d)가 설치되어 있다.

다음으로, 상기 프레임(2)에는 내부에 압축실(6')이 구비된 실린더(6)가 일체로 성형되어있다. 상기 압축실(6')에는 상기 크랭크축(5)의 편심핀(5b)과 커넥팅로드(8)로 연결된 피스톤(7)이 설치되어 있다. 그리고 상기 실린더(6)의 선단에는 상기 압축실(6')로 유입되고 배출되는 냉매를 제어하는 밸브어셈블리(9)가 설치된다. 상기 밸브어셈블리(9) 상에는 헤드커버(10)가 장착되어 있고, 상기 헤드커버(10)에는 흡입머플러(11)가 상기 압축실(6')로 냉매를 전달할 수 있도록 밸브어셈블리(9)와 연결설치되어 있다.

도면중 미설명 부호 12는 냉매를 밀폐용기(1)의 내부로 전달하는 흡입파이프이고, 13은 압축된 냉매를 압축기의 외부로 토출하는 토출파이프이다.

한편, 도 2에 도시된 상기 크랭크축(5)은 다음과 같은 과정을 거쳐제작된다.

일반적으로 상기 크랭크축(5)은 주물작업을 통해 만들어진다. 즉, 주물작업을 통해 크랭크축(5)의 외관을 형성하고, 다음으로는 가공작업을 한다. 먼저, 선삭작업을 통해 외관을 가공하고, 상기 오일유로(5a)를 드릴로 형성한다. 그리고 상기 크랭크축(5)의 외면에 형성되는 오일유로(5a',5b')를 형성한다.

다음으로 보다 정밀한 가공이 필요한 부분을 연삭작업을 통해 형성한다. 예를 들면 상기 오일유로(5a')가 형성되는 크랭크축(5)의 외면과 상기 프레임(2)에 지지되는 상기 균형추(5c)의 하면 등을 정밀하게 가공한다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술의 크랭크축에는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉 종래 기술에서는 상기 크랭크축(5)을 형성하기 위해 많은 가공단계를 거치고 있다. 따라서 크랭크축(5)의 제조원가가 높아지는 문제점이 있다.

그리고, 상기 크랭크축(5)의 형상을 제작하기 위한 주물작업과정에서 크랭크축(5)의 내부에 기포가 발생하게 된다. 이와 같이 기포가 발생하면 크랭크축(5)의 강도가 취약하게 되는 문제점이 발생한다.

주물작업으로 외관이 형성된 크랭크축(5)의 내부에 다수개의 구멍과 오일유로(5a)를 형성하기 위해서는 드릴을 사용하는데, 특히 오일유로(5a)를 형성하기 위해서는 상대적으로 길이가 긴 드릴을 사용하여야 되므로 드릴이 휘어지는 등 그 작업이 매우 어렵다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제조과정이 단순화되고 대량생산할 수 있는 크랭크축을 제공하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 일반적인 밀폐형 압축기의 내부 구성을 보인 단면도.

도 2는 종래 기술에 의한 크랭크축의 구성을 보인 부분 측단면도.

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

도 4는 도 3에 도시된 실시예의 구성을 보인 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예의 구성을 보인 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20, 20': 크랭크축30: 몸체부

32: 몸체원통33: 오일유로

34,34': 연통공35: 오일홈

36: 몸체연결판37: 코킹편

38: 절개부39: 코킹돌기

40: 균형추50: 핀부

52: 핀원통53: 오일유로

54: 연통공56: 핀연결판

57: 가스홀58: 코킹공

59: 확개부

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 모터부의 회전자와 일체로 회전되게 프레임에 지지되는 몸체부와, 상기 몸체부와 별개로 형성되고 몸체부의 상단에 상기 몸체부의 회전중심에서 편심되게 체결되어 커넥팅로드와 연결되는 핀부와, 상기 몸체부와 핀부의 결합에 의해 형성되고 상기 핀부의 편심에 따른 회전불균형을 보정하는 균형추를 포함하여 구성된다.

상기 몸체부는 내부와 외면에 오일유로가 형성되는 몸체원통과, 상기 몸체원통의 상단에 일체로 형성되고 상기 균형추의 하면을 형성하는 몸체연결판을 포함하여 구성되고, 상기 핀부는 내부에 상기 몸체원통의 오일유로와 연통되는 오일유로가 형성되는 핀원통과, 상기 핀원통의 하단에 일체로 형성되고 상기 균형추의 상면을 형성하는 핀연결판을 포함하여 구성되고, 상기 몸체연결판과 핀연결판은 코킹작업에 의해 체결된다.

상기 몸체연결판의 가장자리를 둘러서는 상기 핀연결판의 가장자리에 코킹되는 다수개의 코킹편이 구비된다.

상기 몸체연결판과 상기 핀연결판의 서로 대응되는 위치에는 코킹돌기와 코킹공이 각각 형성되어 몸체연결판과 핀연결판을 체결한다.

상기 몸체부와 핀부는 각각 프레스작업에 의해 형성된다.

이와 같은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 크랭크축은 몸체부와 핀부가 각각 프레스작업에 의해 형성되어 체결되고 외면가공만을 수행하면 되므로 상대적으로 제작이 용이하게 되어 제조원가가 절감되는 이점이 있다.

이하 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 크랭크축을 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3에는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 크랭크축의 바람직한 실시예가 분해 측면도로 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명 실시예가 조립된 상태의 측면도가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 본 실시예의 크랭크축(20)은 크게 몸체부(30), 균형추(40) 및 핀부(50)로 구성되고, 상기 몸체부(30)와 핀부(50)는 별개로 형성되어 체결되고, 상기 균형추(40)는 상기 몸체부(30)와 핀부(50)에 각각 일부가 형성되어 상기 몸체부(30)와 핀부(50)의 결합에 의해 형성된다.

상기 몸체부(30)는 소정의 길이로 형성되는 원통형의 몸체원통(32)을 구비한다. 상기 몸체원통(32)의 하단부 외주면에는 회전자가 동심으로 설치되어 일체로 회전하게 되고, 그 상단부 외주면은 프레임의 보스부에 회전가능하게 지지되는 부분이다. 상기 몸체원통(32)의 하부에서 상부로 관통하여서는 내부에 오일유로(33)가 형성된다. 그리고 상기 오일유로(33)와 연통되게 상기 몸체원통(32)의 일측을 관통하여서는 연통공(34)이 천공된다. 상기 연통공(34)과 상기 몸체원통(32)의 외면에서 연결되게 오일홈(35)이 형성되는데, 상기 오일홈(35)은 상기 몸체원통(32)의 외주면을 따라 상단부로 나선형으로 형성된다. 상기 오일홈(35)은 상기 몸체원통(32)의 상단부에서 다시 상기 오일홈(35)과 연통공(34')을 통해 된다. 이와 같이 몸체원통(32)의 외주면에 오일홈(35)이 형성되는 구간은 상기 프레임의 보스부와 습동되는 부분이다.

상기 몸체원통(32)의 상단부에는 몸체연결판(36)이 일체로 형성된다. 상기 몸체연결판(36)은 다양한 형상으로 형성되는데, 바람직하기로는 대략 원형으로 형성될 수 있다. 상기 몸체연결판(36)의 가장자리를 따라서는 다수개의 코킹편(37)이 형성된다. 상기 코킹편(37)은 핀부(50)의 핀연결판(56)과 몸체연결판(36)을 체결하는 역할을 한다. 상기 몸체연결판(36)과 핀연결판(56)이 체결되면 균형추(40)를 형성한다. 상기 균형추(40)는 상기 핀부(50)가 상기 몸체부(30)의 회전중심에서 편심됨에 따라 크랭크축(20)의 회전시에 회전불균형을 제거하기 위한 것이다. 상기 몸체연결판(36)과 핀연결판(56)으로 구성되는 균형추(40)는 그 형상이 대략 원형으로 되나, 반드시 그러한 것은 아니며 회전불균형의 제거에 적절한 형상으로 되는 것이 바람직하다. 도면 부호 38은 상기 코킹편(37) 사이에 형성되는 절개부이다.

이와 같은 몸체부(30)는 철판을 프레스가공하여 형성된다. 물론 프레스가공시에 형성할 수 있는 상기 몸체부(30)의 길이에는 한계가 있으나, 일반적인 프레스가공을 통해서는 5내지 6cm 정도로 상기 몸체원통(32)을 형성할 수 있다. 몸체원통(32)의 길이가 이보다 긴 경우에는 딥드로잉공법을 사용하면 된다. 그리고 상기 오일유로(33), 연통공(34,34') 및 오일홈(35)가 프레스가공시에 형성된다.

핀부(50)는 커넥팅로드와 연결되는 부분으로, 그 외주면이 커넥팅로드의 대단경 내면과 습동된다. 상기 커넥팅로드와 연결되는 부분은 원통형의 핀원통(52)이다. 상기 핀원통(52)은 그 내부에 오일유로(53)가 상하로 관통하여 형성된다. 상기 오일유로(53)는 상기 몸체원통(32)의 오일유로(33)와 연통되어 윤활과 냉각을 위한 오일을 공급받는다. 상기 오일유로(53)와 연통되게 상기 핀원통(52)을 관통하여서는 연통공(54)이 형성되고, 상기 핀원통(52)의 외면에서 상기 연통공(54)과 연결되어 핀원통(52)의 외주면 상단을 향해 오일홈(55)이 형성된다. 상기 오일홈(55)을 통해서는 상기 커넥팅로드와 습동되는 부분에 오일이 공급된다.

상기 핀원통(52)의 하단부에는 핀연결판(56)이 형성된다. 상기 핀연결판(56)은 상기 몸체연결판(36)과 연결되는 부분이다. 참고로 상기 핀원통(52)은 상기 핀연결판(56)의 중심(보다 정확하게는 몸체원통(32)의 회전중심)에서 편심된 위치에 형성된다. 상기 핀연결판(56)의 일측에는 상기 몸체원통(32)의 오일유로(33)와 연통되는 가스홀(57)이 천공되어 있다. 상기 가스홀(57)을 통해서는 상기 오일유로(33)의 상부로 전달된 가스가 배출된어 오일유로(33)를 통한 오일의 흡상이 보다 원활하게 한다.

상기 핀부(50)는 모재인 철판을 프레스가공하여 형성하는 것이다. 상기 핀부(50)를 프레스가공하여 형성하는 과정에서 상기 오일유로(53), 연통공(54), 오일홈(55) 및 가스홀(57)이 함께 형성된다.

한편, 참고로 상기 몸체원통(32)의 하단부에는 오일을 상기 오일유로(33)로 펌핑하기 위해 펌핑기구(60)가 장착된다.

이하 상기한 바와 같은 본 실시예의 크랭크축의 작용을 설명하기로 한다.

먼저, 본 실시예에서 상기 크랭크축이 제조되는 과정을 간단하게 설명한다.철판인 모재를 프레스가공하여 상기 몸체부(30)와 핀부(50)를 형성한다. 즉, 프레스가공으로 몸체부(30)와 핀부(50)의 외관을 형성하고, 각각 오일유로(33,53), 연통공(34,34',54), 오일홈(35,55) 및 가스홀(57)을 동시에 형성한다. 물론 상기 몸체연결판(36)의 코킹편(37)도 프레스작업시에 동시에 형성된다.

다음으로 상기 몸체부(30)와 핀부(50)를 코킹작업을 통해 체결한다. 즉, 상기 몸체부(30)의 몸체연결판(36) 상에 상기 핀부(50)의 핀연결판(56)을 안착시키고 상기 몸체연결판(36)의 가장자리를 둘러 형성되어 있는 코킹편(37)을 상기 핀연결판(56)의 가장자리에 밀착되게 코킹한다. 이와 같은 상태가 도 4에 잘 도시되어 있다.

이와 같이 몸체부(30)와 핀부(50)를 결합함에 의해 상기 균형추(40)가 형성되면서 크랭크축(20)의 조립이 완성된다. 다음으로는 크랭크축(20)중 정밀가공이 필요한 부분을 연삭가공하는 작업이 진행된다. 상기 연삭가공이 필요한 부분을 예를 들어 설명하면, 상기 몸체원통(32)의 오일홈(35)이 형성되어 있는 부분이다. 이 부분은 프레임과 습동되는 부분이다.

그리고 상기 몸체부(30)의 몸체연결판(36) 하면 부분도 프레임의 상면 일측에 지지되는 부분이므로 정밀가공되어야 한다. 마지막으로 상기 핀원통(52)의 외주면이 연삭가공되어야 할 부분인데, 이 부분은 커넥팅로드의 대단경 내주면과 습동되는 부분이기 때문이다. 상기와 같은 부분의 정밀가공이 완료되면 크랭크축(20)의 제작이 완료된다.

한편, 도 5에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 이에 도시된 실시예는 상기 몸체연결판(36)과 핀연결판(56)의 체결을 위한 구성을 달리한다. 즉, 상기 몸체연결판(36)에는 다수개의 코킹돌기(39)를 형성하고, 상기 핀연결판(56)에는 상기 코킹돌기(39)가 안착되어 코킹되는 코킹공(58)을 형성한다.

상기 코킹공(58)은 그 상단에 확개부(59)를 구비하는데, 상기 확개부(59)는 상기 코킹돌기(39)의 선단이 코킹작업에 의해 변형되어 위치되는 부분으로, 코킹작업 후에 상기 코킹돌기(39)의 상단이 상기 핀연결판(56)의 상면으로 돌출되지 않도록 하는 것이다.

물론 상기 코킹공(58)을 상기 몸체연결판(36)에 형성하고 상기 코킹돌기(39)를 상기 핀연결판(56)에 형성하여 몸체연결판(36)과 핀연결판(56)을 체결하도록 할 수도 있다.

이와 같은 구성의 다른 실시예의 크랭크축(20')은 도 3에 도시된 실시예와 같은 과정을 거쳐 제작되고 조립된다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 크랭크축은 프레스가공에 의해 핀부와 몸체부를 제작하고 이를 코킹을 통해 체결하여 형성한다.

따라서, 본 발명에서는 크랭크축을 제조하기 위한 과정이 프레스가공, 체결작업 및 정밀가공만으로 이루어진다. 그리고 상기 프레스가공에서 크랭크축의 형상, 오일유로 및 오일홈 등의 구성이 동시에 형성되므로 별도의 가공공정과 선삭가공을 하지 않아도 되므로 전체적으로 제조공정이 간소화되는 이점이 있다.

그리고, 주물가공에 비해 프레스가공은 조직의 치밀화 및 강도보강효과가 있어 상대적으로 크랭크축의 강도가 커지게 되고 주물가공시의 기포발생과 같은 제조불량이 발생하지 않게 되는 이점도 있다.

Claims (5)

1. 모터부의 회전자와 일체로 회전되게 프레임에 지지되는 몸체부와,

   상기 몸체부와 별개로 형성되고 몸체부의 상단에 상기 몸체부의 회전중심에서 편심되게 체결되어 커넥팅로드와 연결되는 핀부와,

   상기 몸체부와 핀부의 결합에 의해 형성되고 상기 핀부의 편심에 따른 회전불균형을 보정하는 균형추를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체부는 내부와 외면에 오일유로가 형성되는 몸체원통과, 상기 몸체원통의 상단에 일체로 형성되고 상기 균형추의 하면을 형성하는 몸체연결판을 포함하여 구성되고,

   상기 핀부는 내부에 상기 몸체원통의 오일유로와 연통되는 오일유로가 형성되는 핀원통과, 상기 핀원통의 하단에 일체로 형성되고 상기 균형추의 상면을 형성하는 핀연결판을 포함하여 구성되고,

   상기 몸체연결판과 핀연결판은 코킹작업에 의해 체결됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 몸체연결판의 가장자리를 둘러서는 상기 핀연결판의 가장자리에 코킹되는 다수개의 코킹편이 구비됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의크랭크축
4. 제 2 항에 있어서, 상기 몸체연결판과 상기 핀연결판의 서로 대응되는 위치에는 코킹돌기와 코킹공이 각각 형성되어 몸체연결판과 핀연결판을 체결함을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체부와 핀부는 각각 프레스작업에 의해 형성된 것임을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축.