KR20060087902A - 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 커넥팅로드에 관한 것이다. 본 발명은 피스톤(7)에 연결되는 피스톤연결부(20)와, 상기 피스톤연결부(20)에 일단이 연결되는 몸체부(30)와, 상기 몸체부(30)의 타단에 연결되고 크랭크축(5)의 편심핀(5b)에 연결되는 크랭크축연결부(40)를 포함하고, 상기 몸체부(30)는 축선방향 일지점에서 소정형상으로 절단되어 제 1부재(31)와 제 2부재(33)로 구분되고, 상기 제 1부재(31)와 제 2부재(33)는 탄성수단에 의해 서로 연결됨으로써, 상기 크랭크축(5)의 회전운동을 상기 피스톤(7)의 직선운동으로 전환할 때 축선방향 길이가 신축되도록 구성된다. 이러한 본 발명에 의하면, 상기 편심핀(5b)에 걸리는 하중이 감소되어 상기 편심핀(5b)과 크랭크축연결부(40)의 접촉에 의한 상기 편심핀(5b)의 마모가 개선되는 장점이 있다.

커넥팅로드, 피스톤, 편심핀, 판스프링, 마모

Description

밀폐형 압축기의 커넥팅로드{A Connectingrod For Hermatic Compressor}

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

도 2는 본 발명에 의한 커넥팅로드의 바람직한 실시예의 구성을 보인 측단면도.

도 3은 본 발명 실시예의 구성을 보인 평면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

20 : 피스톤연결부 30 : 몸체부

31 : 제 1부재 33 : 제 2부재

35 : 판스프링 37 : 볼트

40 : 크랭크축연결부

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 크랭크축의 회전운동을 피스톤의 직선왕복운동으로 전환하는 밀폐형 압축기의 커넥팅로드에 관한 것이다.

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

이에 도시된 바에 따르면, 상부용기(1t)와 하부용기(1b)로 이루어지는 밀폐용기(1)가 구비되고, 밀폐용기(1)의 내부에는 프레임(2)이 설치된다. 프레임(2)에는 고정자(3)가 고정되어 있고, 이와 같은 프레임(2)은 스프링(2s)에 의해 밀폐용기(1) 내부에 지지되어 있다.

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

크랭크축(5)의 상단에는 편심핀(5b)이 크랭크축(5)의 회전중심에 대해 편심되게 구비된다. 그리고 편심핀(5b)이 형성된 반대쪽에는 균형추(5c)가 형성되어 있고, 크랭크축(5)은 프레임(2)에 회전가능하게 지지된다. 또한 편심핀(5b)의 외주연에는 커넥팅로드(9)의 크랭크축연결부(9c)가 상기 편심핀(5b)의 외주연을 따라 슬라이드될 수 있도록 끼워진다.

그리고 크랭크축(5)의 내부에는 오일통로(5a)가 형성된다. 오일통로(5a)를 통해서는 밀폐용기(1)의 저면에 구비되어 있는 오일(L)이 안내되어 프레임(2)의 상부로 전달되어 비산된다. 그리고, 크랭크축(5)의 하단부에는 오일(L)을 펌핑하여 오일통로(5a)로 전달하는 펌핑기구(5d)가 설치되어 있다.

한편, 내부에 압축실(6')이 구비된 실린더(6)가 프레임(2)에 일체로 성형된다. 이러한 압축실(6')에는 커넥팅로드(9)의 피스톤연결부(9a)에 연결된 피스톤(7)이 설치된다. 상기 피스톤(7)의 내부는 후방으로 향하여 챔버가 형성된다.

상기 피스톤(7)은 상기 실린더(6)의 압축실(6')을 따라 직선왕복운동하며 상 기 압축실(6')로 유입된 작동유체를 압축하여 토출하는 역할을 한다. 이러한 피스톤(7)에 피스톤연결부(9a)를 설치하기 위해 피스톤핀(7a)이 상기 피스톤(7)의 상단으로부터 삽입된다.

커넥팅로드(9)는 피스톤연결부(9a), 몸체부(9b)와 크랭크축연결부(9c)로 구성된다. 여기서 상기 피스톤연결부(9a)는 피스톤(7)의 내측에 형성된 챔버에 연결된다. 상기 피스톤연결부(9a)는 상기 피스톤(7)이 실린더(6)의 압축실(6')을 따라 직선왕복운동할 수 있게 상기 피스톤(7)의 챔버에서 소정각의 범위내에서 회동가능하게 구성된다. 이에 따라, 상기 피스톤연결부(9a)는 내부가 소정직경으로 관통되어 피스톤핀(7a)에 의해 상기 피스톤(7)과 연결된다.

상기 피스톤연결부(9a)에는 몸체부(9b)의 일단이 연결된다. 이때 상기 몸체부(9b)는 막대 형상으로 제작되어 상기 피스톤연결부(9a)와 이하에서 설명될 크랭크축연결부(9c)를 연결한다.

상기 몸체부(9b)의 타단에는 크랭크축연결부(9c)가 구비된다. 상기 크랭크축연결부(9c)에도 상기 피스톤연결부(9a)와 유사하게 내부가 소정직경으로 관통되어 편심핀(5b)이 삽입된다.

상기 실린더(6)의 선단에는 압축실(6')로 유입되고 배출되는 냉매를 제어하는 밸브어셈블리(9)가 설치된다. 상기 밸브어셈블리(10) 상에는 헤드커버(11)가 장착되고, 헤드커버(11)에는 흡입머플러(12)가 상기 압축실(6')로 냉매를 전달할 수 있도록 밸브어셈블리(10)와 연결 설치된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 종래 기술에서는 크랭크축(5)의 회전운동이 피스톤(7)의 직선왕복운동으로 변환될 때 커넥팅로드(9)에 상대적으로 큰 반력이 가해지게 된다. 즉, 상기 피스톤(7)의 상사점 또는 하사점에서 상기 피스톤(7)의 운동방향이 변경되는 경우 상기 커넥팅로드(9)의 몸체부(9b)에는 운동방향 변경에 의해 순간적으로 보다 가중된 반력이 가해진다. 따라서 종래 기술에서는 이러한 반력이 상기 크랭크축연결부(9c)를 통해 편심핀(5b)에 작용되어 상대적으로 재질이 약한 편심핀(5b)의 마모를 촉진함으로써 입력손실이 상승되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 편심핀에 가해지는 하중이 감소되는 밀폐형 압축기의 커넥팅로드를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 몸체부를 이루는 제 1부재와 제 2부재의 접촉부위에 발생되는 응력 집중과 형상에 의한 간섭이 감소된 밀폐형 압축기의 커넥팅로드를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 피스톤에 연결되는 피스톤연결부와, 상기 피스톤연결부에 일단이 연결되는 몸체부와, 상기 몸체부의 타단에 연결되고 크랭크축의 편심핀에 연결되는 크랭크축연결부를 포함하고, 상기 몸체부는 축선방향 일지점에서 소정형상으로 절단되어 제 1부재와 제 2부재로 구분되고, 상기 제 1부재와 제 2부재는 탄성수단에 의해 서로 연 결됨으로써, 상기 크랭크축의 회전운동을 상기 피스톤의 직선운동으로 전환할 때 축선방향 길이가 신축되도록 구성된다.

상기 제 1부재와 제 2부재 상호간의 접촉부위는, 상기 접촉부위의 가장자리에 응력 집중 및 간섭이 방지되도록 서로 대응되는 곡면 요철 형상으로 가공된다.

상기 탄성수단은 각단이 상기 제 1부재와 제 2부재에 각각 체결되는 판스프링이다.

상기 탄성수단은 상기 몸체부의 축선에 대해 대칭되게 상기 몸체부의 외주면에 장착된다.

상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 상기 편심핀에 걸리는 하중이 감소되어 상기 편심핀과 크랭크축연결부의 접촉에 의한 상기 편심핀의 마모가 개선되는 장점이 있다.

이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 커넥팅로드의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 종래 기술의 구성요소와 동일한 것은 동일 부호를 원용하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 커넥팅로드의 바람직한 실시예의 구성을 보인 측단면도이고, 도 3은 본 발명 실시예의 구성을 보인 평면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 피스톤연결부(20)는 피스톤(7)의 내측에 형성된 챔버에서 상기 피스톤(7)에 연결된다. 상기 피스톤연결부(20)는 상기 피스톤(7)이 실린더(6)의 압축실(6')을 따라 직선왕복운동할 수 있게 상기 피스톤(7)의 챔버에서 소정각의 범위내에서 회동가능하게 구성된다. 이에 따라, 본 실시예에서 상기 피스톤연결부(20)는 내부가 소정직경으로 관통되어 피스톤핀(7a)에 의해 상기 피스톤(7)과 연결되도록 구성하였다. 그러나 상기 피스톤연결부(20)는 볼 형상으로 구성되는 등 다양한 형상으로 구성되는 것도 가능하다.

상기 피스톤연결부(20)에는 몸체부(30)의 일단이 연결된다. 이때 상기 몸체부(30)는 소정의 단면 형상을 가지는 막대 형태로 제작되어 상기 피스톤연결부(20)와 이하에서 설명될 크랭크축연결부(40)를 연결한다. 이러한 몸체부(30)는 크랭크축(5)의 회전운동을 상기 피스톤(7)의 직선왕복운동으로 변환시켜 주는 역할을 한다.

그런데 본 실시예에서는 상기 몸체부(30)가 축선방향 일지점에서 절단되어 제 1부재(31)와 제 2부재(33)로 구분된다. 즉, 상기 제 1부재(31) 및 제 2부재(33)는 상기 몸체부(30)가 소정형상으로 절단되어 형성되는 것으로, 상기 각 부재(31, 33)의 접촉부위는 서로 대응되는 곡면 요철 형상으로 구성된다. 이러한 곡면 요철 형상으로 된 접촉부위는 상기 크랭크축연결부(40)로부터 상기 피스톤연결부(20)로 동력이 전달되는 과정에서 상기 접촉부위에서 발생될 수 있는 응력 집중과 형상에 의한 간섭을 최소화하기 위함이다.

그리고 상기 제 1부재(31)와 제 2부재(33)에는 상기 제 1부재(31)와 제 2부재(33) 상호간을 연결하여 상기 제 1부재(31)와 제 2부재(33)를 통한 동력전달이 가능하도록 탄성수단의 양단이 각각 결합된다. 이는 피스톤(7)의 상사점 및 하사점에서 상기 피스톤(7)의 운동방향이 변경될 때 상기 탄성수단의 탄성력을 이용하여 상기 몸체부(30)에 걸리는 압축력과 인장력 등의 반력을 감소시키기 위함이다.

본 실시예에서는 상기 탄성수단으로 판스프링(35)이 사용되는 것을 예시하였다. 이때 상기 판스프링(35)은 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 길이방향 각단이 상기 제 1부재(31) 및 제 2부재(33)에 각각 볼트(37) 등으로 체결된다. 그리고 상기 판스프링(35)은 상기 몸체부(30)의 축선에 대해 대칭되는 두 면, 즉, 본 실시예와 같이 몸체부(30)의 상면 및 저면에 각각 설치된다.

이러한 판스프링(35)은 상기 몸체부(30)에 압축력 또는 인장력이 작용할 때 상기 각 힘이 작용하는 방향으로 변형되며 탄성력을 보유함으로써 상기 제 1부재(31) 및 제 2부재(33)가 상기 힘의 작용방향으로 과도하게 변형되는 것을 방지한다. 이때 상기 탄성수단은 판스프링(35)에 한정되지 않음은 물론, 상기 판스프링(35)을 상기 몸체부(30)에 결합하는 결합수단도 볼트(37)에 한정되지 않음은 당연하다.

상기 몸체부(30)의 타단에는 크랭크축연결부(40)가 구비된다. 상기 크랭크축연결부(40)는 크랭크축(5)에 편심되게 구비되는 편심핀(5b)이 삽입가능한 정도의 내경을 가진다. 따라서, 상기 크랭크축연결부(40)에 상기 편심핀(5b)이 끼워지고, 상기 편심핀(5b)이 상기 크랭크축(5)의 회전에 따라 원주운동을 하게 되면 상기 크랭크축연결부(40)는 상기 편심핀(5b)의 외주연에 면접촉하며 상기 편심핀(5b)과 함께 원주운동하게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 밀폐형 압축기의 커넥팅로드의 작용을 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 커넥팅로드를 압축기에 장착하기 위해 피스톤(7)에는 피스톤 핀연결부(20)를 통해 결합하고 크랭크축(5)의 편심핀(5b)에는 크랭크축연결부(40)를 통해 결합한다. 이 후 압축기를 구동하면, 고정자(3)와 회전자(4)의 전자기적 상호작용에 의해 크랭크축(5)이 회전하고 편심핀(5b)이 동시에 크랭크축(5) 상에서 원주운동을 하여 커넥팅로드의 크랭크축연결부(40)가 회동하게 된다.

상기 크랭크축연결부(40)의 회동은 커넥팅로드의 몸체부(30)를 잡아 당기거나 미는 작용을 하게 됨으로써 상기 몸체부(30)의 타단에 구비된 피스톤연결부(20)를 밀고 당기게 된다. 여기서 상기 크랭크축연결부(40)가 회전하며 상기 피스톤연결부(20)를 통해 상기 피스톤(7)을 하사점을 향해 당기게 되면, 상기 몸체부(30)에는 인장력이 작용하여 상기 제 1부재(31)와 제 2부재(33)는 이격되는 방향으로 힘이 가해지게 된다. 이때 상기 판스프링(35)이 이완되면서 탄성력이 증가됨으로써 상기 제 1부재(31)와 제 2부재(33)의 이격된 정도는 소정 한계 이상으로는 증가되지 않게 된다.

이러한 상태로 하사점에 도달하면, 상기 크랭크축연결부(40)는 계속적으로 회전하며 상기 피스톤연결부(20)를 통해 상기 피스톤(7)을 상사점으로 밀게 된다. 이때, 상기 몸체부(30)에 가해지는 압축력은 하사점 위치에서 상기 제 1부재(31)와 제 2부재(33)가 일정 간격 이격되어 있으므로 먼저 상기 제 2부재(33)에만 가해진다. 그런데 잠시 후, 상기 제 1부재(31)와 제 2부재(33)는 크랭크축(5)의 회전에 따른 압축력과 상기 판스프링(35)의 탄성력에 의해 서로 접촉하게 된다. 따라서 상기 크랭크축(5)의 회전력은 상기 커넥팅로드를 통해 상기 피스톤(7)으로 전달됨으로써 상기 피스톤(7)이 상사점 방향으로 전진되게 한다.

이 후, 상기 피스톤(7)이 상사점에 도달하여 상기 커넥팅로드의 몸체부(30)에 인장력이 작용하면, 하사점에서와 같이 먼저 상기 몸체부(30)의 제 2부재(33)에만 상기 인장력이 가해진다. 이러한 인장력에 의해 상기 제 2부재(33)가 끌려오면 상기 제 1부재(31)와 제 2부재(33)는 서로 이격된다. 그리고 상기 판스프링(35)은 이완되며 탄성력이 축적된다.

이러한 상태에서 상기 제 1부재(31)와 제 2부재(33)가 일정 간격 이격되면 상기 제 1부재(31)에는 상기 판스프링(35)에 의한 탄성력 및 크랭크축(5)의 회전에 따른 인장력이 작용됨으로써 상기 제 1부재(31)도 하사점 방향으로 끌려오게 된다. 이에 따라 상기 제 1부재(31)와 제 2부재(33)는 이격된 상태로 하사점 방향으로 이동하며 상기 피스톤(7)을 동일 방향으로 이동시키게 된다.

이와 같이 상기 몸체부(30)가 제 1부재(31)와 제 2부재(33)로 분리되고 상기 제 1부재(31)와 제 2부재(33)가 판스프링(35)에 의해 연결됨으로써 상사점 및 하사점에서 상기 몸체부(30)에 가해지는 압축력 및 인장력이 서로 변경될 때 상기 몸체부(30)가 받는 반력은 최소화된다. 즉, 상사점 또는 하사점에서 상기 몸체부(30)가 받는 반력은 먼저 상기 제 2부재(33)에 가해지는데, 상기 제 2부재(33)는 제 1부재(31)와 판스프링(35)에 의해 연결되어 있으므로 상기 반력은 상기 제 1부재(31)에는 거의 영향을 미치지 않게 된다.

따라서 상기 편심핀(5b)에 의해 회동되는 크랭크축연결부(40)에도 그만큼 힘이 적게 가해지게 됨으로써 상기 편심핀(5b)에 걸리는 힘도 감소되는 결과를 유발한다. 이러한 편심핀(5b)에 걸리는 힘의 감소는 상기 편심핀(5b)과 상기 크랭크축 연결부(40)의 면접촉에 의한 동력전달 과정 중 상기 편심핀(5b)에 하중이 적게 걸리게 됨을 의미한다. 따라서 상기 편심핀(5b)에는 상기 크랭크축연결부(40)와의 관계에서 상대적으로 적은 마모가 발생되게 된다.

그리고 상기 크랭크축연결부(40)의 회동에 의해 상기 몸체부(30)의 제 1부재(31)와 제 2부재(33)는 서로 접촉 및 이격을 반복하게 된다. 그런데 상기 제 1부재(31)와 제 2부재(33)의 접촉부위는 서로 대응되는 유연한 곡면 요철 형상으로 가공되어 있으므로 압축력에 의해 상기 접촉부위에 압력이 가해지더라도 응력 집중이나 형상에 의한 간섭을 피할 수 있게 된다. 따라서 상기 제 1부재(31)와 제 2부재(33)로 이루어진 몸체부(30)의 안정성이 증대되어 상기 크랭크축(5)으로부터 상기 피스톤(7)에 이르는 동력 전달이 보다 원활하게 이루어지게 된다.

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.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 커넥팅로드에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

즉, 본 발명은 크랭크축연결부와 피스톤연결부를 연결하는 몸체부가 제 1부재와 제 2부재로 절단되고, 상기 제 1부재와 제 2부재는 탄성수단에 의해 연결되도록 구성된다. 이러한 구성을 통해, 편심핀의 원주운동에 따른 피스톤의 직선왕복운동시에 상기 피스톤의 상사점 및 하사점에서 상기 몸체부에 가해지는 반력이 최소 화된다. 따라서, 본 발명에 의하면, 상기 편심핀에 걸리는 하중이 감소되어 상기 편심핀과 크랭크축연결부의 접촉에 의한 상기 편심핀의 마모가 개선되는 장점이 있다.

그리고 상기 제 1부재와 제 2부재의 접촉부위는 서로 대응되는 곡면 요철 형상으로 구성된다. 따라서 본 발명에 의하면, 상기 제 1부재 및 제 2부재의 접촉에 의해 접촉부위의 가장자리부분에 발생될 수 있는 응력 집중과 형상에 의한 간섭이 감소됨으로써 커넥팅로드를 통한 동력전달이 안정적으로 수행되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 피스톤에 연결되는 피스톤연결부와,

   상기 피스톤연결부에 일단이 연결되는 몸체부와,

   상기 몸체부의 타단에 연결되고 크랭크축의 편심핀에 연결되는 크랭크축연결부를 포함하고,

   상기 몸체부는 축선방향 일지점에서 소정형상으로 절단되어 제 1부재와 제 2부재로 구분되고, 상기 제 1부재와 제 2부재는 탄성수단에 의해 서로 연결됨으로써, 상기 크랭크축의 회전운동을 상기 피스톤의 직선운동으로 전환할 때 축선방향 길이가 신축됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 커넥팅로드.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1부재와 제 2부재 상호간의 접촉부위는, 상기 접촉부위의 가장자리에 응력 집중 및 간섭이 방지되도록 서로 대응하는 곡면 요철 형상으로 가공됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 커넥팅로드.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 탄성수단은 각단이 상기 제 1부재와 제 2부재에 각각 체결되는 판스프링임을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 커넥팅로드.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 탄성수단은 상기 몸체부의 축선에 대해 대칭되게 상 기 몸체부의 외주면에 장착됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 커넥팅로드.

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