KR100871131B1 - 밀폐형 압축기의 크랭크축과 커넥팅로드 연결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 크랭크축과 커넥팅로드 연결구조에 관한 것이다. 본 발명에서는 크랭크축(30)의 회전운동을 커넥팅로드(40)를 통해 피스톤(25)으로 전달하여 피스톤(25)이 직선왕복운동되도록 함에 있어, 커넥팅로드(40)와 크랭크축(30)의 연결을 위해 커넥팅로드(40)에는 연결축(42)을 구비하고, 크랭크축(30)의 편심핀(32)에는 삽입부(32')를 형성한다. 상기 연결축(42)은 상기 삽입부(32')의 내부에 삽입되어, 연결축(42)의 외면이 삽입부(32')의 내면과 습동된다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면 연결축(42)과 삽입부(32')사이의 습동면적이 최소화되어 압축기의 효율이 높아진다. 그리고 상기 삽입부(32')가 크랭크축(30)의 균형추(34) 상면보다 낮은 위치까지 형성되도록 하여 편심핀(32)의 길이를 최소화할 수 있고, 피스톤(25)에 의해 커넥팅로드(40)를 통해 크랭크축(30)에 가해지는 힘에 의한 모멘트의 팔길이를 짧게 할 수 있게 되어 크랭크축(30)과 프레임(20)의 마모가 최소화되는 이점이 있다.

밀폐형 압축기, 크랭크축, 커넥팅로드, 연결

Description

밀폐형 압축기의 크랭크축과 커넥팅로드 연결구조{Connecting structure of crank-shaft and connecting-rod for hermetic compressor}

도 1은 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 내부구성을 보이는 단면도.

도 2는 다른 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 요부 구성을 보인 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 크랭크축과 커넥팅로드 연결구조의 바람직한 실시예를 보인 단면도.

도 4는 본 발명 실시예를 구성하는 요부 구성을 보인 분해단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20: 프레임 22: 실린더

24: 압축실 25: 피스톤

26: 밸브어셈블리 28: 헤드커버

30: 크랭크축 32: 편심핀

32': 삽입부 33: 오일유로

34: 균형추 40: 커넥팅로드

42: 연결축 43: 통공

45: 볼조인트

본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 크랭크축의 회전력을 피스톤의 직선왕복운동으로 전달하는 커넥팅로드와 크랭크축 사이의 연결구조에 관한 것이다.

도 1에는 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 구성이 단면도로 도시되어 있다. 먼저, 밀폐용기(1)는 상부용기(1t)와 하부용기(1b)로 구성되어 내부에 밀폐공간을 형성한다. 상기 밀폐용기(1)의 내부에는 프레임(2)이 설치되어 있다. 상기 프레임(2)의 하부에는 고정자(3)가 고정되어 있으며, 상기 고정자(3)는 스프링(2S)에 의해 밀폐용기(1)의 내부에 지지된다. 상기 고정자(3)의 내부에는 고정자(3)와 전자기적 상호작용에 의하여 회전을 하는 회전자(4)가 있다. 상기 회전자(4)는 상기 프레임(2)의 중앙부를 관통하는 크랭크축(5)과 일체로 되어 회전한다.

상기 크랭크축(5)의 하단에는 크랭크축의 내부를 통해 오일(L)을 상방향으로 끌어올리는 펌핑기구(5d)가 구비된다. 상기 펌핑기구(5d)를 통과한 오일(L)은 오일유로(5a)를 따라 상기 크랭크축(5)의 회전중심에 대하여 편심되게 형성된 편심핀(5b)에서 비산된다. 상기 편심핀(5b)이 형성된 반대쪽에는 상기 크랭크축(5)에 일체로 형성되어 편심핀(5b)에 의한 무게중심의 편심을 잡아주는 균형추(5c)가 있다.

한편, 상기 크랭크축(5)의 편심핀(5b)에 커넥팅로드(8)의 대단경(8a)이 연결된다. 상기 커넥팅로드(8)의 타단부인 소단경(8b)는 피스톤(7)과 피스톤핀(7')을 통해 연결되어 상기 크랭크축(5)의 회전운동을 피스톤(7)의 직선왕복운동으로 변환한다. 상기 피스톤(7)은 프레임(2)에 구비되어 있는 실린더(6)의 압축실(6')내에서 직선운동을 하며 작동유체를 압축시킨다. 상기 실린더(6)의 압축실(6') 선단에는 밸브어셈블리(9)와 헤드커버(10)가 조립된다.

흡입머플러(11)는 상기 헤드커버(10)에 조립되어 압축실에 작동유체의 소음을 저감시켜 공급한다. 상기 흡입머플러(11)로는 밀폐용기(1)를 관통하여 설치된 흡입파이프(12)를 통해 작동유체가 공급된다. 도면 부호 13은 토출파이프로서 상기 압축실(6')내에서 압축되어 토출된 작동유체를 압축기 외부로 공급하는 역할을 한다.

한편, 도 2에는 피스톤과 커넥팅로드가 볼조인트에 의해 연결된 다른 종래 기술이 도시되어 있다. 즉, 크랭크축(5)과 피스톤(7) 사이를 연결하는 커넥팅로드(8)의 일단부, 즉 상기 크랭크축(5)과 연결되는 대단경(8a)은 도 1에서와 동일하게 상기 편심핀(5b)의 외주면을 둘러싸는 링형상으로 구성된다. 하지만 상기 피스톤(7)과 커넥팅로드(8)는 볼조인트(8c)에 의해 연결된다. 즉, 상기 커넥팅로드(8)에 볼을 형성하고 피스톤(7)에는 상기 볼을 수용할 수 있는 구성을 형성하여 이들 사이를 연결하는 것이다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 크랭크축과 커넥팅로드 연결구조에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 상기 커넥팅로드(8)와 크랭크축(5)은 커넥팅로드(8)의 대단경(8a)이 상기 크랭크축(5)의 편심핀(5b) 외주면을 둘러싸도록 구성되어 있다. 이와 같이 대단 경(8a)의 내주면이 상기 편심핀(5b)의 외주면과 슬라이딩되도록 구성됨에 의해 이들 사이의 습동부 면적은 상기 대단경(8a)의 내경(R)에 의해 결정된다. 하지만 상기 대단경(8a)의 내경(R)을 줄이는 것은 구조적으로 한계가 있다. 따라서 이들 사이의 마찰에 의해 압축기의 동작효율이 떨어지는 문제점이 발생한다.

그리고, 상기 편심핀(5b)의 외주면에 상기 대단경(8a)이 접촉되는 구조이므로, 상기 편심핀(5b)의 높이(L1)는 최소한 상기 대단경(8a)의 높이보다는 높아져야 한다. 따라서 상기 크랭크축(5)의 길이가 길어지면서 크랭크축(5)의 제조원가가 높아지는 문제점이 발생한다.

마지막으로, 종래 기술에서는 상기 커넥팅로드(8)가 피스톤(7)에서 전달되는 힘을 편심핀(5b)에 가함에 의해 발생하는 모멘트의 팔길이(L2)가 상대적으로 커서 크랭크축(5)에 발생하는 모멘트가 커지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 커넥팅로드와 크랭크축 사이의 마찰을 최소화하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 커넥팅로드의 편심핀의 높이를 최소화하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 크랭크축에 발생하는 모멘트를 최소화하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 회전중심에서 편심된 위치에 소정의 내경을 가지는 삽입부를 가진 편심핀이 형 성된 크랭크축과, 일단부가 피스톤과 연결되고 타단부가 상기 크랭크축의 편심핀과 연결되어 크랭크축의 회전운동을 피스톤의 직선왕복운동으로 변환하는 커넥팅로드와, 상기 커넥팅로드의 타단부에 구비되고 상기 삽입부의 내부에 삽입되어 편심핀과 연동되는 연결축을 포함하여 구성된다.

상기 삽입부의 깊이는 상기 편심핀의 높이보다 더 깊게 형성된다.

상기 연결축은 상기 커넥팅로드의 타단부에 하부를 향해 연장되게 형성된다.

상기 연결축은 중공축으로 형성되어 내부의 통공이 크랭크축의 오일유로와 연통된다.

상기 연결축은 중실축으로 형성되고 연결축의 외면과 삽입부의 내면 사이에 오일유로가 형성된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면 커넥팅로드와 크랭크축 사이의 연결부에서 마찰이 최소화되고 크랭크축의 길이를 상대적으로 짧게 할 수 있으며, 크랭크축에 가해지는 모멘트 역시 최소로 줄일 수 있다.

이하 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 크랭크축과 커넥팅로드 연결구조의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3에는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 크랭크축과 커넥팅로드 연결구조의 바람직한 실시예가 단면도로 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명 실시예의 요부 구성이 분해단면도로 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 프레임(20)의 일측에는 실린더(22)가 구비된다. 상기 실린더(22)의 내부에는 압축실(24)이 형성되고, 상기 압축실(24)의 내 부에는 피스톤(25)이 직선왕복운동되게 설치되어 작동유체를 압축한다.

상기 실린더(22)에는 상기 압축실(24)로 입출되는 작동유체의 유동을 제어하기 위해 밸브어셈블리(26)가 설치된다. 상기 밸브어셈블리(26)는 헤드커버(28)와 함께 실린더(22)에 장착된다. 상기 헤드커버(28)는 밸브어셈블리(26)와의 사이에 토출방을 형성하여 압축실(24)에서 압축된 작동유체가 토출되어 통과하도록 한다.

크랭크축(30)은 프레임(20)에 회전가능하게 설치된다. 상기 크랭크축(30)에는 모터부를 구성하는 회전자와 일체로 설치되어 회전자와 함께 회전된다. 상기 크랭크축(30)의 상단에는 편심핀(32)이 구비된다. 상기 편심핀(32)은 크랭크축(30)의 회전중심에 대해 편심된 위치에 형성되는 것으로 그 내부에 소정의 직경을 가지는 삽입부(32')가 형성된다.

상기 크랭크축(30)의 하부에서 편심핀(32)의 내부까지 연결되게 오일유로(33)가 형성된다. 상기 오일유로(33)는 상기 크랭크축(30)의 하부에서 편심부(32)을 통해 크랭크축(30)의 상부까지 연결되는 것으로, 윤활과 냉각이 필요한 부분에 오일을 공급하는 역할을 한다.

한편, 상기 편심핀(32)이 크랭크축(30)의 회전중심에서 편심된 위치에 구비됨에 의해 발생하는 크랭크축(30)의 회전불균형을 제거하기 위해 균형추(34)가 편심핀(32)과 반대되는 위치에 형성된다. 참고로 상기 크랭크축(30)의 회전불균형은 상기 균형추(34)에 의해서만 제거하는 것은 아니며, 모터부의 회전자 측을 이용하기도 한다. 여기서 상기 편심핀(32)의 내부에 형성되는 삽입부(32')는 도면에 잘 도시된 바와 같이 균형추(34)의 상면보다 낮은 위치까지 형성된다. 다시 말해 상기 삽입부(32')의 깊이는 상기 편심핀(32)의 높이(여기서는 균형추(34)의 상면에서 부터 잰 높이)보다 크다.

다음으로 상기 크랭크축(30)과 피스톤(25)은 커넥팅로드(40)에 의해 연결된다. 먼저, 상기 크랭크축(30)의 편심핀(32)과 커넥팅로드(40)는 연결축(42)에 의해 연결된다. 상기 연결축(42)은 상기 커넥팅로드(40)의 일단부에서 수직 하부로 연장되게 형성된다. 상기 연결축(42)은 반드시 수직하부로만 연장되어야 하는 것은 아니다. 하지만, 상기 삽입부(32')에 삽입되는 부분은 반드시 편심핀(32)을 향해 수직하부로 일정 길이 연장되어야 한다. 상기 연결축(42)은 그 외면이 삽입부(32')의 내면과 습동된다.

상기 연결축(42)은 중공축이나 중실축 어느 것이라도 상관없다. 단, 크랭크축(30)의 하부로부터 흡상된 오일이 크랭크축(30)의 상부로 비산될 수 있도록 하기 위해서는 오일이 유동될 수 있는 구조를 두어야 한다. 상기 연결축(42)이 중공축으로 형성된 경우에는 그 내부를 관통하는 통공(43)이 오일 유동을 위한 구조가 된다. 그리고 연결축(42)이 중실축으로 형성된 경우에는 연결축(42)의 외면이나 삽입부(32')의 내면에 오일홈(도시되지 않음)을 형성하면 된다.

다음으로 상기 커넥팅로드(40)와 피스톤(25)은 볼조인트(45)에 의해 연결된다. 하지만, 커넥팅로드(40)와 피스톤(25)이 반드시 볼조인트(45)에 의해 연결되어야 하는 것은 아니며, 다른 예로서 도 1에 도시된 바와 같이 피스톤핀과 소단경에 의해 연결될 수도 있다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 크랭 크축과 커넥팅로드 연결구조의 작용을 상세하게 설명한다.

본 발명에서는 상기 크랭크축(30)이 회전하면, 편심핀(32)이 크랭크축(30)의 회전중심을 중심으로 원운동을 하면서 상기 커넥팅로드(40)의 연결축(42)부분이 회동하게 한다. 따라서, 상기 커넥팅로드(40)와 볼조인트(45)로 연결되는 피스톤(25)은 실린더(22)의 내부에서 직선왕복운동하면서 작동유체를 압축하게 된다.

이때, 상기 크랭크축(30)의 회전에 의해 오일유로(33)를 통해 크랭크축(30)의 하부에서 흡상된 오일중 일부는 크랭크축(30)의 상부로 전달되어 상기 연결축(42)의 통공(43)이나 연결축(42)의 외면과 삽입부(32')의 내면 사이에 형성된 오일홈을 통해 비산된다.

한편, 상기 크랭크축(30)의 편심핀(32) 내부의 삽입부(32')에는 커넥팅로드(40)의 연결축(42)이 삽입되어 회동된다. 따라서 상기 삽입부(32')의 내면과 연결축(42)의 외면이 습동되면서 크랭크축(30)과 커넥팅로드(40) 사이에서 동력이 전달되는 것이다.

여기서, 상기 연결축(42)이 상기 편심핀(32) 내부의 삽입부(32')에 삽입되어 연결축(42)의 외면과 삽입부(32')의 내면이 습동됨에 의해 상기 편심핀(32)의 칫수를 종래와 동일하게 하더라도 커넥팅로드(40)와 크랭크축(30) 사이의 습동면적은 상대적으로 줄어들게 된다.

그리고, 상기 연결축(42)이 상기 편심핀(32) 내부의 삽입부(32')에 삽입되고, 특히 상기 삽입부(32')가 상기 균형추(34)의 상면보다 낮은 위치까지 형성되어 있다. 따라서 상기 편심핀(32)과 연결축(42) 사이의 겹쳐지는 습동되는 부분의 폭( 편심핀(32)의 높이방향)이 종래와 동일하게 유지되더라도 상기 편심핀(32)의 높이를 최소화할 수 있다.

또한, 상기와 같은 구조에서는 상기 커넥팅로드(40)가 상대적으로 프레임(20)의 상면과의 사이가 줄어들게 된다. 따라서, 상기 커넥팅로드(40)가 피스톤(25)에 의해 받는 힘에 의해 발생하는 모멘트의 팔길이(L2)를 상대적으로 줄일 수 있게 되어 크랭크축(30)에 가해지는 모멘트를 줄일 수 있다.

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 크랭크축과 커넥팅로드 연결구조에서는 크랭크축의 편심핀 내부에 삽입부를 형성하고, 상기 삽입부에 커넥팅로드의 일단부에 구비된 연결축을 삽입하여 크랭크축과 커넥팅로드가 연동되도록 하였다.

따라서, 크랭크축과 커넥팅로드가 회동되는 부분에서의 습동면적이 최소화되어 압축기의 동작효율이 상대적으로 높아지는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 삽입부를 크랭크축의 균형추 상면보다 낮은 위치까지 형성하여 커넥팅로드의 연결축이 삽입되도록 하므로 상대적으로 편심핀의 높이를 낮출 수 있게 되어 전체적으로 크랭크축의 길이를 줄일 수 있다. 결국 크랭크축의 제조가 보다 용이하게 되는 효과를 얻을 수 있다.

마지막으로, 본 발명의 구조에서는 피스톤이 커넥팅로드에 작용하는 힘에 의해 발생하는 모멘트의 팔길이를 최소화할 수 있어 크랭크축과 프레임의 대응되는 부분의 마모를 최소화할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 회전중심에서 편심된 위치에 소정의 내경을 가지는 삽입부를 가진 편심핀이 형성된 크랭크축과,

   일단부가 피스톤과 연결되고 타단부가 상기 크랭크축의 편심핀과 연결되어 크랭크축의 회전운동을 피스톤의 직선왕복운동으로 변환하는 커넥팅로드와,

   상기 커넥팅로드의 타단부에 구비되고 상기 삽입부의 내부에 삽입되어 편심핀과 연동되는 연결축을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축과 커넥팅로드 연결구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 삽입부의 깊이는 상기 편심핀의 높이보다 더 깊게 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축과 커넥팅로드 연결구조.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 연결축은 상기 커넥팅로드의 타단부에 하부를 향해 연장되게 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축과 커넥팅로드 연결구조.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 연결축은 중공축으로 형성되어 내부의 통공이 크랭크축의 오일유로와 연통됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축과 커넥팅로드 연결구조.
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 연결축은 중실축으로 형성되고 연결축의 외면과 삽입부의 내면 사이에 오일유로가 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축과 커넥팅로드 연결구조.

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