KR20050019960A - 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 커넥팅로드에 관한 것이다. 본 발명의 커넥팅로드(50)는, 크랭크축 상단의 편심부에 삽입되는 대경부(53)와; 피스톤핀에 의해 피스톤(10)에 결합되는 소경부(51)와; 상기 대경부(53)와 소경부(51) 사이를 연결하는 로드부(55)를 포함하여 구성되고; 상기 로드부(55)의 일측에는, 상기 로드부 (55)의 경도가 저감되도록 하는 단차부(60)가 형성된다. 이와 같이 되면, 회전축이 회전하는 동안 상기 커넥팅로드(50)와 회전축(5) 사이에 응력이 집중되면, 회전축의 회전방향으로 로드부(60)가 휘어져 응력 집중을 해소시킨다.

Description

밀폐형 압축기의 커넥팅로드{Connecting rod for Hermetic Compressor}

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전축의 회전운동을 피스톤의 직선왕복운동으로 변환하는 커넥팅로드를 유연하게 하는 구조에 관한 것이다.

압축기는 압축 방식과, 사용되는 냉매의 종류에 따라 여러가지 형태가 있다. 상기 밀폐형 압축기는 내부에 구비되는 실린더와, 상기 실린더 내부를 왕복동하는 피스톤에 의해 냉매를 압축하며, 일반적으로 냉장고등의 냉각시스템에 주로 사용된다.

상기 밀폐형 압축기(이하 압축기)는 전체적으로 왕복운동에 의해 냉매를 압축하는 압축부와, 상기 압축부에 동력을 공급하는 전동부, 그리고 상기 압축부와 전동부를 밀폐되도록 수용하는 하우징(Housing)으로 구성된다.

먼저 일반적인 밀폐형 압축기의 구성을 도 1을 참고하여 살펴보면 다음과 같다.

소정의 밀폐공간을 가지는 밀폐용기(1)의 내부에는 고정자(2)와 회전자(3)로 이루어진 전동부(4)가 설치되어 있다. 그리고 상기 회전자(3)의 중앙에는 회전축 (5)이 압입된 상태로 설치되어 있으며, 상기 회전축 (5)의 상단부는 실린더블록(6)에 형성되어 있는 축지지부(6a)에 의해 회전 가능하도록 삽입되어 있다. 또한 상기 고정자(2)의 하측에는 회전자(3)의 회전시 고정자 (2)로 전해지는 진동을 흡수하기 위한 다수개의 스프링(S)이 지지되어 있다.

한편 상기 회전축(5)의 상단부에 편심되도록 형성되는 편심부(5a)에는 슬리브(7)가 결합되어 있고, 상기 슬리브(7)의 외주에는 회전축(5)의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 커넥팅로드(8)가 결합되어 있다. 또한 상기 편심부(5a)의 타측에는 균형추(5b)가 형성되어 있다.

그리고 상기 실린더블록(6)의 상부 일측에는 실린더(9)가 구비되어 있고, 상기 실린더(9)의 내부에는 피스톤(10)이 삽입 설치되어 있다. 상기 피스톤(10)의 일단은 상기 커넥팅로드(8)의 전단부에 연결되어 있다. 따라서 외부에서 전원이 인가되어 회전자(3)가 회전하면, 상기 회전자(3)에 압입된 상태의 회전축(5)이 회전하게 된다. 그리고 상기 회전축(5)의 회전은 편심부(5a)에 연결된 커넥팅로드 (8)에 의해 수평운동으로 변환되어, 피스톤(10)이 실린더(9) 내부를 왕복동 하게 되는 것이다.

또한 상기 실린더(9)의 일측에는 냉매를 실린더(9)의 압축공간(11)으로 흡입되는 것과 토출되는 것을 제어하기 위한 밸브장치(12)가 구비되어 있다. 그리고 상기 밸브장치(12)의 외측에는 흡입냉매와 토출냉매를 분리시키기 위한 헤드커버 (13)가 설치되어 있다.

그리고 상기 헤드커버(13)의 하측에는 흡입되는 냉매의 소음을 저감하기 위한 흡입소음기(14)가 결합되어 있다. 그리고 실린더블럭(6)의 상측에는 토출되는 냉매의 소음을 저감시키기 위한 토출소음기(15)가 구비되어 있다.

상기 회전축(5)의 내부 하측에는 밀폐용기(1)의 저부에 저장되어 있는 오일 (16)을 흡상하기 위한 오일피드(Oil feed 17)가 설치되어 있으며, 상기 회전축(5)의 내부에는 상기 오일피드(17)에 의해 흡상되는 오일(16)을 비산시켜 상기 회전축 (5), 커넥팅로드(8), 실린더(9), 피스톤(10)등으로 공급하기 위한 오일유로(18)가 형성되어 있다.

도면중 미설명 부호 19는 냉매를 흡입하기 위한 흡입파이프이다.

상기와 같은 구성에 있어서, 커넥팅로드(8)의 구성을 도 2를 참조하여 보다 상세하게 살펴보면, 상기 커넥팅로드(8)는 상기 피스톤의 내부에서 회동하도록 고정되는 소경부(8a)와, 회전축의 편심부에 회동하도록 고정되는 대경부(8b)와, 상기 소경부(8a)와 대경부(8b) 사이를 연결하는 로드부(8c)로 구성되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술의 커넥팅로드 구조에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 커넥팅로드(8)는 회전축(5)의 회전운동을 피스톤(10)의 직선왕복운동으로 변환시킨다. 이때 상기 커넥팅로드(8)의 대경부(8b)와 회전축(5)의 편심부(5a) 사이에는 슬리브(7)가 삽입된 상태이다. 따라서 상기 슬리브(7)의 내주면은 상기 편심부(5a)의 외주면에 밀착 고정되고, 슬리브(7)의 외주면은 상기 커넥팅로드(8)의 대경부(8b)의 내벽면과 슬라이딩 된다.

상기와 같은 상태에서 커넥팅로드(8)가 직선운동 하면, 상기 커넥팅로드(8)의 대경부(8b)와 슬리브(7)의 외주면 사이에는 응력이 집중된다. 이와 같은 응력 집중은 상기 커넥팅로드(8)의 대경부(8b)와 슬리브(7) 사이의 마찰을 증대시켜, 커넥팅로드(8)의 직선운동이 원활하지 못하게 된다. 따라서 상기 회전축(5)의 회전력이 피스톤(10)으로 원활하게 전달되지 못해, 압축기의 효율이 떨어지는 문제점을 발생시킨다.

또한 상기 커넥팅로드(8)의 대경부(8b)와 슬리브(7) 사이에 응력 집중이 계속되면, 상기 대경부(8b)의 내주면과 슬리브(7)의 외주면 사이에는 마모가 발생하게 되며, 급기야 커넥팅로드(8)의 대경부(8b)가 파손되어 더이상 압축기를 동작할 수 없게되는 문제점으로 이어진다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유연한 커넥팅로드를 형성하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 커넥팅로드는, 크랭크축 상단의 편심부에 삽입되는 대경부와; 피스톤핀에 의해 피스톤에 결합되는 소경부와; 상기 대단경부와 소단경부 사이를 연결하는 로드부를 포함하여 구성되고; 상기 로드부의 일측에는, 상기 로드부 일측의 두께가 타측에 비해 상대적으로 얇아지도록 하는 단차부가 형성된다.

상기 단차부는 상기 로드부의 하면에 형성되는 단차홈임이 바람직하며, 상기 로드부의 좌우 사이를 연통하도록 구성되는 것이 보다 바람직하다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 커넥팅로드에 의하면, 단차홈이 형성된 부분의 로드부가 상대적으로 낮은 경도를 가지게 된다. 따라서 회전축이 고속으로 회전하면 경도가 낮은 부분의 로드부가 휘어져, 커넥팅로드의 대경부와 슬리브 사이의 응력 집중을 완화시킨다.

이하에서는 상술한 바와 같은 본 발명의 커넥팅로드를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다. 도 3은 본 발명 커넥팅로드의 바람직한 실시예가 사시도로 도시되어 있다. 그리고 도 4는 본 발명 커넥팅로드의 바람직한 실시예의 단면도이다.

도시된 바에 의하면, 본 발명의 커넥팅로드(50)는 회전축(5)과 피스톤(10) 사이에 위치되어 있다.

먼저 상기 커넥팅로드(50)의 구성을 살펴보면, 피스톤(10)의 내부에 결합되는 소경부(51)와, 회전축(5)의 편심부(5a)에 고정되는 대경부(53)와, 상기 소경부 (51)와 대경부(53) 사이를 연결시키는 로드부(55)로 구성되어 있다. 그리고 상기 로드부(55)의 하면에는 단차홈(60)이 형성되어 있다.

상기 단차홈(60)은 상기 소경부(51)와 대경부(53)의 사이에 형성되어 있으며, 상기 로드부(55)의 하면으로부터 상방으로 함몰된 상태이다.

상기 단차홈(60)은 커넥팅로드(50) 전체 길이 대비 15% 수준, 로드부(55) 길이의 40%를 넘지않는 범위로 형성되는 것이 바람직하다. 만약 상기 단차홈(60)이 로드부(55)의 40%의 범위를 넘어서면, 압축기의 동작과정에서 상기 단차홈(60)이 형성된 부분의 로드부(55)가 부러지게 된다.

그리고 상기 단차홈(60)은 로드부(55)의 좌우를 소정 크기 연통시키도록 구성되어 있다. 따라서 상기와 같은 단차홈(60)이 로드부(55)에 형성되면, 단차홈(60) 부분의 로드부(55)는 상대적으로 두께가 얇아지게 된다.

상기 단차홈(60)이 로드부(55) 하면에 형성되는 것은 다음과 같다. 상기 커넥팅로드(50)는 일반적으로 소결합금에 의해 제작되는 것이 보통이다. 소결합금이란, 분말 상태의 금속가루를 금형등의 몰드에 주입한 다음, 고온 고압을 가열하여 소정의 형상으로 제작되는 것이다. 따라서 상기 단차홈(60)은 금형에 상기 단차홈 형상을 추가하는 것에 의해 용이하게 형성될 수 있다. 그러나 상기 단차홈(60)은 커넥팅로드(50)의 로드부(55) 하면을 가공하여 형성시켜도 무방하다. 이와같이 단차홈(60)을 형성시키는 것은 설계상의 편의에 의해 보다 다양하게 선택될 수 있는 것이다.

상기와 같이 단차홈(60)이 형성된 커넥팅로드(50)가 피스톤(10)과 회전축(5) 사이에 위치하게 되는 것을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 피스톤(10)의 후단부를 통해 커넥팅로드(50)의 소경부(50a)를 삽입한 다. 그리고 피스톤핀(10a)을 피스톤(10)의 핀홀(10b)에 삽입하면, 상기 피스톤핀 (10a)이 상기 소경부(51)의 체결공(51a)을 관통하여 피스톤(10)의 하측에 고정된다. 이와 같이 피스톤핀(10a)이 소경부(51)을 관통되면, 상기 커넥팅로드(50)의 소경부(51)는 피스톤(10) 내부에 고정된다. 그리고 상기 피스톤핀(10a)의 외주면과 체결공(51a)의 내주면 사이는 슬라이딩 상태가 되어 상기 커넥팅로드(50)가 좌우로 유동된다.

상기와 같이 피스톤(10)에 커넥팅로드(50)의 소경부(51)가 고정된 상태에서, 대경부(53)의 체결공(53a)을 회전축(5)의 편심부(5a)에 삽입시킨다. 이때 상기 편심부(5a)의 외주면과 대경부(53)의 내주면 사이에는 소정의 갭이 형성되며, 이와 같은 갭 사이로 슬리브(7)가 삽입된다. 상기 슬리브(7)가 회전축(5)의 편심부(5a)와 커넥팅로드 (50)의 대경부(53) 사이에 삽입되면, 상기 슬리브(7)의 내주면은 편심부(5a)의 외주면에 밀착 고정되고, 외주면은 커넥팅로드(50)의 대경부(53)의 내주면에 밀착된다. 이때 상기 슬리브(7)의 외주면과 대경부(53)의 내주면 사이는 슬라이딩 상태가 된다. 따라서 상기 회전축(5)의 편심부(5a)에 삽입되는 커넥팅로드(50)는 회전축(5)의 회전에 의해 유동하게 된다.

상기와 같이 커넥팅로드(50)가 피스톤(10)과 회전축(5) 사이에 위치된 상태에서, 상기 단차홈(60)에 의해 커넥팅로드(50)의 로드부(55)가 유연하게 되는 것을 살펴보면 다음과 같다.

회전축(5)은 하방에 고정되는 회전자가 고정자와의 전기적 작용에 의해 회전하게 된다. 이러한 회전축(5)은 분당 1000회 이상의 고속으로 회전하게 된다. 상기와 같은 회전축(5)의 회전운동은, 상방의 편심부(5a)에 연결되어 있는 커넥팅로드(50)를 통해 직선 왕복운동으로 변환되며, 이러한 직선 왕복운동은 피스톤(10)을 실린더 내에서 왕복동 시킨다. 따라서 상기 커넥팅로드(50)에는 회전축(5)의 운동에너지가 직접 전달된다.

상기와 같은 운동에너지가 전달되는 것은, 회전축-편심부-대경부-로드부-소경부-피스톤의 순서로 이루어진다. 이와같은 순서는 대경부가 먼저 유동하고 소경부가 상대적으로 나중에 유동하도록 한다. 따라서 회전축(5)의 편심부(5a)에 의해 커넥팅로드(50)가 전진하는 동안, 상기 커넥팅로드(50)의 로드부(55)에는 응력이 집중된다. 상기 단차홈(60)이 형성된 위치의 로드부(55)는 그 폭이 타측에 비해 상대적으로 두께가 얇아 낮은 경도를 가지고 있다. 따라서 로드부(55)에 응력이 집중되면, 로드부(55) 보다 상세하게는 단차홈(60)이 형성된 부분이 회전축(5)의 회전방향으로 휘어지게 된다. 그리고 커넥팅로드(50)가 후퇴하면 응력 집중이 해소되므로, 상기 로드부(55)는 자체 탄성력을 통해 원상태로 복귀된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 커넥팅로드는, 대경부와 소경부 사이를 연결하는 로드부가 회전축이 회전하는 동안 휘어질 수 있도록 유연하게 구성하는 것이다. 따라서 본 발명의 기본적인 사상의 범주내에서, 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 보다 많은 변형이 가능하다.

위에서 설명한 바와 같은 본 발명의 커넥팅로드에 의하면, 단차부가 형성되는 부분의 로드부가 상대적으로 낮은 경도를 가지게 된다. 따라서 회전축의 회전에 의해 커넥팅로드가 피스톤 방향으로 전진하면, 단차부가 형성된 부분의 로드부가 응력 집중에 의해 회전축의 회전 방향으로 휘어지게 된다. 이와 같이되면, 회전축의 편심부와 커넥팅로드의 대경부 사이에서 발생하는 응력이 로드부로 전달되므로 편심부와 커넥팅로드 사이의 슬라이딩이 보다 원활해지는 이점이 있다.

또한 상기 커넥팅로드의 슬라이딩이 원활해지는 것은, 압축기의 입력을 저감시키는 효과가 있으며, 최종적으로 압축기의 효율을 향상시키는 이점으로 이어진다.

도 1은 일반적인 밀폐형 압축기의 구성을 도시한 단면도.

도 2는 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 커넥팅로드를 도시한 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 커넥팅로드의 바람직한 실시예를 도시한 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 커넥팅로드의 바람직한 실시예를 도시한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50: 커넥팅로드 51: 소경부

51a: 체결공 53: 대경부

53a: 체결공 55: 로드부

60: 단차홈

Claims (3)

1. 크랭크축 상단의 편심부에 삽입되는 대경부와;

   피스톤핀에 의해 피스톤에 결합되는 소경부와;

   상기 대경부와 소경부 사이를 연결하는 로드부를 포함하여 구성되고;

   상기 로드부의 일측에는, 상기 로드부 일측의 두께가 타측에 비해 상대적으로 얇아지도록 하는 단차부가 형성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 커넥팅로드.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 단차부는 상기 로드부의 하면에 형성되는 단차홈임을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 커넥팅로드.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 단차홈은 상기 로드부의 좌우 사이를 연통하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 커넥팅로드.