KR20140034639A - 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤 및 그 제조 방법 - Google Patents

가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상대적으로 시간과 비용이 많이 소요되는 코팅 공정 없이도 마찰 내구성과 밀폐성을 개선할 수 있는 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤의 제조 방법을 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤의 제조 방법은, 제1 및 제2 엑추에이터 암에 의해 맞붙어 있는 형상을 갖는 피스톤 바디 단위체와 그리고 소결 금속으로 이루어진 컵 형상의 제1 및 제2 피스톤 컵을 준비하는 단계와, 피스톤 바디 단위체의 양단에 제1 및 제2 피스톤 컵을 부착시켜 하나의 피스톤 단위체로 만드는 단계와, 그리고 피스톤 단위체를 제1 및 제2 엑추에이터 암의 경계부를 기준으로 제1 및 제2 피스톤으로 분리하고 제1 및 제2 피스톤을 연마하는 단계를 포함한다.

Description

가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤 및 그 제조 방법{Hollow piston of variable capacity compressor with swash plate type and manufacturing method of the same}
본 발명은 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 사판식 압축기는 자동차용 공기조화장치의 압축기로 널리 사용되고 있는 것으로, 샤프트에 사판(swash plate)을 설치하여 샤프트를 회전시킴으로써 사판의 회전운동을 피스톤의 왕복운동으로 변환시켜 냉매가스의 흡입 및 압축을 행한다. 이러한 사판식 압축기는 압축 방식 및 구조에 따라 다양한 종류로 나뉘는데, 최근 들어 사판의 경사각을 가변시켜 압축 용량을 가변시키는 가변 용량형 사판식 압축기가 많이 사용되고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가변 용량형 사판식 압축기는 실린더(20)와, 그리고 실린더(20)에 상하 이동가능하게 구비되는 중공형 피스톤(10)을 포함한다. 이하, 도 2를 참조하여, 이러한 중공형 피스톤(10)이 제조되는 제조 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 엑추에이터 암(12a)(12b)에 의해 제1 및 제2 피스톤 바디(11a)(11b)가 서로 맞붙어 있는 형상을 갖도록 알루미늄 합금으로 단조(forge)된 피스톤 바디 단위체(U1)를 준비하고, 피스톤(10)에 중공부(A)를 만들기 위해 피스톤 바디 단위체(U1)의 양단에 각각 구비되는 컵 형상의 제1 및 제2 피스톤 컵(13a)(13b)을 준비한다.
이렇게 피스톤 바디 단위체(U1)와 제1 및 제2 피스톤 컵(13a)(13b)이 준비되면, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 하나의 피스톤 단위체(U2)가 되도록 피스톤 바디 단위체(U1)의 양단에 각각 제1 및 제2 피스톤 컵(13a)(13b)을 용접한다.
그리고 나서, 피스톤 단위체(U2)에서 용접 자국 등을 없애기 위해 용접 부위 등을 가공한 후, 피스톤 단위체(U2)의 외면을 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE; Polytetrafluoroethylene)과 같은 재질로 코팅한다. 참고로, 코팅하는 이유는 실린더(20)의 내벽과의 마찰 내구성 및 밀폐성을 개선하기 위함이다.
이 후, 제1 및 제2 엑추에이터 암(12a)(12b)을 절개 가공하여 피스톤 단위체(U2)를 제1 및 제2 피스톤(10a)(10b)으로 분리시키고, 실제 형상으로 최종 연마한다.
하지만, 상술한 종래의 중공형 피스톤의 제조 방법은 공정의 수가 많아 비용이 많이 요구되는 문제가 있다.
본 발명의 기술적 과제는, 상대적으로 시간과 비용이 많이 소요되는 코팅 공정 없이도 마찰 내구성과 밀폐성을 개선할 수 있는 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤 및 그 제조 방법.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤은, 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤에 있어서, 피스톤 바디; 상기 피스톤 바디의 일단에 구비되는 엑추에이터 암; 및 상기 피스톤 바디의 타단에 구비되며 소결 금속으로 이루어진 컵 형상의 피스톤 컵을 포함한다.
상기 피스톤 컵의 내부에는 상기 피스톤 컵의 내부를 지지하는 지지 리브가 형성될 수 있다.
상기 지지 리브는 상기 피스톤 컵의 내주면 중 네 군데를 지지하도록 십자 형상의 종단면을 가질 수 있다.
상기 지지 리브는 상기 피스톤 컵과 함께 상기 소결 금속으로 일체로 소결될 수 있다.
상기 피스톤 컵을 이루는 상기 소결 금속에는 오일이 함침될 수 있다.
상기 피스톤 컵 중 상기 피스톤 바디에 구비되는 부분은 상대적으로 작은 직경을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤의 제조 방법은, 제1 및 제2 엑추에이터 암에 의해 맞붙어 있는 형상을 갖는 피스톤 바디 단위체와, 그리고 소결 금속으로 이루어진 컵 형상의 제1 및 제2 피스톤 컵을 준비하는 단계; 상기 피스톤 바디 단위체의 양단에 상기 제1 및 제2 피스톤 컵을 부착시켜 하나의 피스톤 단위체로 만드는 단계; 및 상기 피스톤 단위체를 상기 제1 및 제2 엑추에이터 암의 경계부를 기준으로 제1 및 제2 피스톤으로 분리하고 상기 제1 및 제2 피스톤을 연마하는 단계를 포함한다.
상기 준비하는 단계는, 상기 제1 및 제2 피스톤 컵의 내부에 상기 제1 및 제2 피스톤 컵의 내부를 각각 지지하는 지지 리브를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 지지 리브를 형성하는 단계에서, 상기 지지 리브는 상기 피스톤 컵의 내주면 중 네 군데를 지지하도록 십자 형상의 종단면을 가질 수 있다.
상기 지지 리브를 형성하는 단계에서, 상기 지지 리브와 상기 피스톤 컵은 상기 소결 금속으로 서로 일체로 소결될 수 있다.
상기 본 발명의 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤의 제조 방법은, 상기 제1 및 제2 피스톤 컵을 이루는 상기 소결 금속에 오일을 함침시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
일예로, 상기 부착시켜 하나의 피스톤 단위체로 만드는 단계에서, 상기 제1 및 제2 피스톤 컵은 상기 피스톤 바디 단위체의 양단에 각각 용접될 수 있다.
다른 예로, 상기 부착시켜 하나의 피스톤 단위체로 만드는 단계에서, 상기 제1 및 제2 피스톤 컵은 상기 피스톤 바디 단위체의 양단에 각각 압입될 수 있다.
또 다른 예로, 상기 부착시켜 하나의 피스톤 단위체로 만드는 단계에서, 상기 제1 및 제2 피스톤 컵은 상기 피스톤 바디 단위체의 양단에 각각 나사 결합될 수 있다.
상기 준비하는 단계는, 상기 제1 및 제2 피스톤 컵의 내벽을 실링 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤 및 그 제조 방법은 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상대적으로 시간과 비용이 많이 소요되는 코팅 공정 없이도 마찰 내구성과 밀폐성을 개선할 수 있는 중공형 피스톤을 제조할 수 있으므로 원가를 상당히 절감할 수 있다.
도 1은 통상적인 가변 용량형 사판식 압축기를 나타낸 종단면도이다.
도 2는 종래의 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤 제조 방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤을 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV 선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤 중 피스톤 컵을 나타낸 단면도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤을 나타낸 단면도이고, 그리고 도 4는 도 3의 IV-IV 선을 따라 잘라 본 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤(100)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 피스톤 바디(110)와, 엑추에이터 암(120)과, 그리고 피스톤 컵(130)을 포함한다.
피스톤 바디(110)는 엑추에이터 암(120)과 피스톤 컵(130) 사이에 구비되는 것으로, 엑추에이터 암(120)과는 일체로 구비된다. 특히, 피스톤 바디(110)는 엑추에이터 암(120)과 함께 알루미늄 합금으로 이루어지며 단조(forge)에 의해 서로 일체로 제작된다.
엑추에이터 암(120)은 사판(도 1의 "30" 참조)에 슈(도 1의 "40" 참조)(shoe)에 의해 회동 가능하게 구비되며, 사판(30)이 회전될 경우 피스톤(100)에 상하 이동력을 전달한다.
피스톤 컵(130)은 피스톤 바디(110)를 향하는 면이 개방된 컵 형상을 가지며, 피스톤 바디(110)에 구비된다. 특히, 피스톤 컵(130)은 오일(132)이 함침된 소결 금속으로 이루어진다. 따라서, 오일(132)을 함유한 소결 금속에 의해 별도의 코팅 없이도 실린더(도 1의 "20" 참조)의 내벽과의 마찰 내구성 및 밀폐성을 개선할 수 있다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 피스톤 컵(130)에 대해 상세히 설명한다.
피스톤 컵(130)의 내부에는 피스톤 컵(130)의 내부를 지지하는 지지 리브(131)가 형성될 수 있다. 일예로, 지지 리브(131)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 피스톤 컵(130)의 내주면 중 네 군데를 지지하도록 십자 형상의 종단면을 가질 수 있다.
또한, 공정을 단순화시키기 위해, 지지 리브(131)는 피스톤 컵(130)이 소결되어 만들어질 때 함께 일체로 소결되어 만들어질 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤(100)을 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤(100) 중 피스톤 컵(130)을 나타낸 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤(100)은, 도 5에 도시되 바와 같이, 피스톤 컵(130)을 제외하고는 상술한 본 발명의 일 실시예와 동일하므로, 이하에서는 피스톤 컵(130)에 대해서만 설명한다.
피스톤 컵(130) 중 피스톤 바디(110)에 구비되는 부분은 상대적으로 작은 직경을 가질 수 있다. 일예로, 피스톤 컵(130)의 전체 길이를 "a"라고 할 때, 상대적으로 작은 직경을 갖는 부분의 길이는 "3분의 a"로 할 수 있다. 이렇게 직경을 줄이는 이유는 소결 금속에 대한 소재를 줄여 원가를 최소화하기 위함이다.
이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤(100)의 제조 방법을 설명한다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.
먼저, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 엑추에이터 암(120a)(120b)에 의해 제1 및 제2 피스톤 바디(110a)(110b)가 서로 맞붙어 있는 형상을 갖는 피스톤 바디 단위체(U10)와, 그리고 소결 금속으로 이루어진 컵 형상의 제1 및 제2 피스톤 컵(130a)(130b)을 준비한다.
여기서, 피스톤 바디 단위체(U10)는 알루미늄 합금으로 이루어지며 단조(forge)를 통해 만들어질 수 있다. 또한, 제1 및 제2 피스톤 컵(130a)(130b)을 이루는 소결 금속에는 오일(도 3의 132)이 함침될 수 있다. 물론, 오일 함침은 제1 및 제2 피스톤 컵(130a)(130b)의 준비 과정에서뿐만 아니라 중공형 피스톤(100)이 만들어지는 동안 언제라도 할 수 있다.
이와 더불어, 제1 및 제2 피스톤 컵(130a)(130b)을 준비하는 과정에서, 제1 및 제2 피스톤 컵(130a)(130b)의 내벽을 액체 스프레이 등으로 실링 처리하는 과정이 더 포함될 수 있다. 이렇게 실링 처리하는 이유는 소결 금속의 특성상 함침된 오일이 피스톤 컵(130)의 내벽을 통해 피스톤(100)의 중공부(A1)로 빠지는 현상 등을 완벽하게 막기 위함이다.
또한, 제1 및 제2 피스톤 컵(130a)(130b)을 준비하는 과정에서, 제1 및 제2 피스톤 컵(130a)(130b)의 내부에 그 내부를 각각 지지하는 지지 리브(131)가 더 형성될 수 있다. 일예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 지지 리브(131)는 피스톤 컵(130)의 내주면 중 네 군데를 지지하도록 십자 형상의 종단면을 가질 수 있다. 나아가, 공정을 최소화하기 위해, 지지 리브(131)가 별도로 형성되기 보다는 지지 리브(131)와 피스톤 컵(130)은 소결 금속으로 서로 일체로 소결될 수 있다.
이 후, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 피스톤 바디 단위체(U10)의 양단에 제1 및 제2 피스톤 컵(130a)(130b)을 부착시켜 하나의 피스톤 단위체(U20)로 만든다. 일예로, 제1 및 제2 피스톤 컵(130a)(130b)은 피스톤 바디 단위체(U10)의 양단에 각각 용접될 수 있다. 다른 예로, 제1 및 제2 피스톤 컵(130a)(130b)은 피스톤 바디 단위체(U10)의 양단에 각각 압입될 수 있다. 또 다른 예로, 제1 및 제2 피스톤 컵(130a)(130b)은 피스톤 바디 단위체(U10)의 양단에 각각 나사 결합될 수 있다.
그리고 나서, 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 피스톤 단위체(U20)를 제1 및 제2 엑추에이터 암(120a)(120b)의 경계부를 기준으로 제1 및 제2 피스톤(100a)(100b)으로 분리하고 제1 및 제2 피스톤(100a)(100b)을 실제 형상으로 연마할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤 및 그 제조 방법은 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 상대적으로 시간과 비용이 많이 소요되는 코팅 공정 없이도 마찰 내구성과 밀폐성을 개선할 수 있는 중공형 피스톤(100)을 제조할 수 있으므로 원가를 상당히 절감할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 피스톤 100a: 제1 피스톤
100b: 제2 피스톤 110: 피스톤 바디
110a: 제1 피스톤 바디 110b: 제2 피스톤 바디
120: 엑추에이터 암 120a: 제1 엑추에이터 암
120b: 제2 엑추에이터 암 130: 피스톤 컵
130a: 제1 피스톤 컵 130b: 제2 피스톤 컵
131: 지지 리브 132: 오일
U10: 피스톤 바디 단위체 U20: 피스톤 단위체

Claims (15)

  1. 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤에 있어서,
    피스톤 바디;
    상기 피스톤 바디의 일단에 구비되는 엑추에이터 암; 및
    상기 피스톤 바디의 타단에 구비되며 소결 금속으로 이루어진 컵 형상의 피스톤 컵
    을 포함하는 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤.
  2. 제1항에서,
    상기 피스톤 컵의 내부에는 상기 피스톤 컵의 내부를 지지하는 지지 리브가 형성되는 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤.
  3. 제2항에서,
    상기 지지 리브는 상기 피스톤 컵의 내주면 중 네 군데를 지지하도록 십자 형상의 종단면을 갖는 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤.
  4. 제2항에서,
    상기 지지 리브는 상기 피스톤 컵과 함께 상기 소결 금속으로 일체로 소결되는 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤.
  5. 제1항에서,
    상기 피스톤 컵을 이루는 상기 소결 금속에는 오일이 함침되는 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤.
  6. 제1항에서,
    상기 피스톤 컵 중 상기 피스톤 바디에 구비되는 부분은 상대적으로 작은 직경을 갖는 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤.
  7. 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤의 제조 방법에 있어서,
    제1 및 제2 엑추에이터 암에 의해 맞붙어 있는 형상을 갖는 피스톤 바디 단위체와, 그리고 소결 금속으로 이루어진 컵 형상의 제1 및 제2 피스톤 컵을 준비하는 단계;
    상기 피스톤 바디 단위체의 양단에 상기 제1 및 제2 피스톤 컵을 부착시켜 하나의 피스톤 단위체로 만드는 단계; 및
    상기 피스톤 단위체를 상기 제1 및 제2 엑추에이터 암의 경계부를 기준으로 제1 및 제2 피스톤으로 분리하고 상기 제1 및 제2 피스톤을 연마하는 단계
    를 포함하는 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤의 제조 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 준비하는 단계는,
    상기 제1 및 제2 피스톤 컵의 내부에 상기 제1 및 제2 피스톤 컵의 내부를 각각 지지하는 지지 리브를 형성하는 단계를 더 포함하는 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤의 제조 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 지지 리브를 형성하는 단계에서,
    상기 지지 리브는 상기 피스톤 컵의 내주면 중 네 군데를 지지하도록 십자 형상의 종단면을 갖는 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤의 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 지지 리브를 형성하는 단계에서,
    상기 지지 리브와 상기 피스톤 컵은 상기 소결 금속으로 서로 일체로 소결되는 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤의 제조 방법.
  11. 제7항에서,
    상기 제1 및 제2 피스톤 컵을 이루는 상기 소결 금속에 오일을 함침시키는 단계를 더 포함하는 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤의 제조 방법.
  12. 제7항에서,
    상기 부착시켜 하나의 피스톤 단위체로 만드는 단계에서,
    상기 제1 및 제2 피스톤 컵은 상기 피스톤 바디 단위체의 양단에 각각 용접되는 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤의 제조 방법.
  13. 제7항에서,
    상기 부착시켜 하나의 피스톤 단위체로 만드는 단계에서,
    상기 제1 및 제2 피스톤 컵은 상기 피스톤 바디 단위체의 양단에 각각 압입되는 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤의 제조 방법.
  14. 제7항에서,
    상기 부착시켜 하나의 피스톤 단위체로 만드는 단계에서,
    상기 제1 및 제2 피스톤 컵은 상기 피스톤 바디 단위체의 양단에 각각 나사 결합되는 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤의 제조 방법.
  15. 제7항에서,
    상기 준비하는 단계는,
    상기 제1 및 제2 피스톤 컵의 내벽을 실링 처리하는 단계를 더 포함하는 가변 용량형 사판식 압축기의 중공형 피스톤의 제조 방법.
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KR20200065795A (ko) 2018-11-30 2020-06-09 현대자동차주식회사 피스톤의 냉각구조

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