KR100429056B1 - 자동차의압축공기생성용압축기와같은피스톤형압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 자동차의 압축 공기 생성용 압축기와 같은 피스톤형 압축기에서는, 실린더와 실린더 헤드의 사이에 클램핑되어 압축기의 피스톤과 대면하는 흡입판(1)이 밸브 지지체의 하측면에 조립된다. 흡입판(1)은 가동부(3)와 비가동부(5)로 이루어진다. 중앙에 배치된 설형 가동판으로서 형성되는 것이 바람직한 가동부(3)는 밸브 지지체에 있는 흡입 개구부(19)에 대해 작용하는 반면에, 비가동부(5)는 밸브 지지체에 있는 하나 이상의 송출 개구부(11)와 연계하여 작용하는 하나 이상의 송출 개구부(9)를 구비한다. 흡입판은 원판형으로 형성되고, 그에 따라 손실 공간이 실질적으로 제거된다. 흡입판은 추가의 부품을 필요로 함이 없이 실린더와 밸브 지지체의 사이에 끼워 맞춰질 수 있다. 흡입판은 에너지 절감 시스템에 사용될 경우에는 흡입 개구부와 송출 개구부의 상하 겹쳐짐의 정도를 상이하게 만들도록 회전될 수 있다.

Description

자동차의 압축 공기 생성용 압축기와 같은 피스톤형 압축기{PISTON-TYPE COMPRESSOR, ESPECIALLY FOR GENERATING COMPRESSED AIR IN MOTOR VEHICLES}

청구항 제1항에 전제된 형식의 피스톤형 압축기(DE 39 04 172 A1 및 DE 39 09 531 A1)에는, 그 형태가 전체적으로 환형이고, 자유로운 이동이 가능한 부분, 즉 밸브 지지판의 평면에 수직하게 선회될 수 있는 부분에 의해 밸브 지지체에 있는 흡입 개구부에 맞춰 위치되는 흡입판이 마련되어 있다. 그러한 흡입판의 절결된 내측 구역 및 그 외곽부의 외측에 있는 부분 구역은 손실 공간(waste space)으로서 지칭되는데, 그 이유는 상단 사점 위치에 있는 피스톤의 상측면과 밸브 지지체 또는 밸브 지지판의 하측면과의 사이에 손실 용적이 남아 있기 때문이다. 흡입판은 핀 요소에 의해 클램핑되거나, 에너지 절감 시스템(DE 39 09 531 A1)에 사용될 경우에는 2개의 작동 위치와 펌핑 위치와 공전 위치의 사이에서 흡입판을 이동시킬 수 있는 벨 크랭크 시스템(bell crank system)에 의해 클램핑된다.

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 피스톤형 압축기에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조로 한 실시예에 의거하여 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면 중에서,

도 1은 본 발명에 따른 흡입판의 평면도이고,

도 2는 에너지 절감 시스템에서 작동하기에 적합한 흡입판의 펌핑 상태에서의 평면도이며,

도 3은 도 2에 상응하지만 흡입판이 도 2에 따른 배열 위치에 대해 선회된 공전 상태에서의 흡입판의 평면도이다.

이러한 배경 기술로부터 출발한 본 발명의 목적은 흡입판의 클램핑 또는 고정과 관련하여 구조적으로 간단한 수단을 사용하면서도 압축기의 피스톤의 상부에남겨지는 손실 용적이 최소한으로 감소되도록 흡입판을 형성하는 것이다. 또한, 그러한 흡입판은 피스톤형 압축기의 에너지 절감 시스템에서도 동일한 장점을 나타내면서 사용될 수 있어야 한다.

그러한 목적은 청구항 제1항의 특징부의 기재에 따른 특징들에 의해 실현된다.

예컨대 스프링 강으로 이루어지는 흡입판이 비가동부와 가동부로 분할되는 것에 의해 압축기의 피스톤의 상부에 있는 횡단면, 즉 밸브 지지체의 하측면의 거의 전체가 차폐되고, 그로 인해 피스톤의 상단 사점 위치에서 가동부의 측방으로 손실 공간이 거의 존재하지 않게 된다. 설형 밸브판으로서 형성되는 것이 바람직한 가동부는 가동부의 양측으로 관통 송출 구멍을 구비한 반원형 비가동부가 형성되도록 원판체의 거의 전체 직경에 걸쳐 연장된다.

흡입판은 추가의 조립 수단을 필요로 함이 없이 고정된다. 즉, 흡입판은 실린더와 밸브 지지판과의 사이에 개재되어 고정적으로 클램핑될 수 있는데, 흡입판의 외측 둘레부에는 회전 방지를 위한 노치가 마련되고, 그 노치에는 실린더 또는 밸브 지지판에 있는 돌출부가 맞물린다. 흡입판은 원판형으로 형성되는 것으로 인해 간단한 회전 구동 장치에 의해 회전되어 원하는 대로 밸브 지지체의 송출 개구부를 완전히 차폐하거나 밸브 지지체의 흡입 개구부를 부분적으로 개방하기 때문에 소위 에너지 절감 시스템을 구비한 피스톤형 압축기에서도 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 특징 및 유리한 구성은 청구 범위의 종속항들에 기재되어 있다.

첨부 도면 도 1에 나타낸 본 발명에 따른 흡입판(1)은 예컨대 스프링 강으로 이루어지고, 2개의 구성부, 즉 가동부(3) 및 비가동부(5)를 구비한다. 가동부(3)는 설형으로 형성되고, 동일한 재료에 의해 비가동부(5)에 결합된다. 가동부와 비가동부의 분할은 제작 기술적으로 스탬핑법에 의해 간단하게 실현된다. 비가동부 (5)는 전 방면에서 가동부(3)를 둘러싼다. 즉, 흡입판은 전체적으로 실린더의 내경 부분을 완전히 차폐하는 원판으로서 형성된다. 흡입판은 원판형으로 형성되는 것으로 인해 매우 간단하게 실린더와 실린더 헤드의 사이에 고정된다. 즉, 흡입판은 그 외측 둘레부에 의해 실린더 구멍의 환형 쇼울더 상에 놓여지고, 그 상측면에 배치되는 밸브 지지체(도시를 생략)에 의해 실린더의 상부에 있는 쇼울더에 맞대어 유지된다. 따라서, 핀 요소 등과 같은 추가의 클램핑 수단은 필요하지 않다. 흡입판은 그 외측 둘레부에 노치(7)가 마련되어 흡입판의 회전을 방지하는데, 그 노치(7)에는 실린더의 환형 쇼울더에 마련된 내측으로 향하는 돌출부(도시 생략)가 맞물린다. 그러한 회전 방지 작용에 의해, 설형 밸브체 형태의 가동부(3)가 상하로 겹쳐지는 흡입 개구부(도시 생략)에 대해 정확한 위치를 유지하는 것이 보장되고, 동일한 방식으로 비가동부에 있는 송출 개구부(9)(도 1 참조)들이 각각 밸브 지지체에 있는 대응 송출 개구부(도시를 생략)들과 서로 합쳐진다.

전술한 바와 같이 흡입판이 가동부와 비가동부로 분할되는 것과, 흡입판이 실린더와 밸브 지지체의 사이에 조립되는 것에 의해, 비가동부(5)가 가동부에 인접한 위치에 존재하였던 손실 공간을 메우거나 차폐하기 때문에 피스톤의 상부의 손실 용적이 최소한으로 감소된다. 결국, 비가동부가 가동부의 구경을 점유하는 것이기 때문에, 전술된 손실 공간의 감소는 흡입판의 구경과는 무관하게 이루어진다.

본 발명은 도 1에 나타낸 실시예로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명에 따른 흡입판(1)은 에너지 절감 시스템(DE 39 09 531 A1)을 구비한 압축기에서도 사용될 수 있다. 그러한 구조에서는, 흡입판(1)이 도 2에 나타낸 펌핑 상태와 도 3에 나타낸 공전 상태와의 사이에서 이동될 수 있다. 그러한 구성 방식의 압축기에 있어서, 흡입판(1)은 도 3에 따른 공전 상태에서는 개략적으로 도시된 밸브 지지체 (13)의 송출 개구부(11)가 흡입판(1)에 의해 차폐되어 흡입판(1)의 송출 개구부(9)와 밸브 지지체(13)의 송출 개구부(11)가 더 이상 서로 연통되지 않도록 하는 위치를 차지한다.

흡입판(1)의 회전이 방지되는 것으로 설명된 도 1에 따른 실시예에서와는 대조적으로, 도 2 및 도 3에 의해 도시된 선회가 가능한 흡입판의 실시예에서는 가동부(3)의 양측으로 각각 절결부(15 또는 17)가 마련된다. 양 절결부(15, 17)는 각각 가동부의 자유 단부 및 클램핑 단부에 인접되고, 그 기하 형태는 도 3에 나타낸 공전 상태 또는 ESS 상태에서 개략적으로 도시된 밸브 지지체(13)의 흡입 개구부 (19)가 부분적으로 개방되도록 선정된다. 그에 의해, 작동 정지 상태 또는 공전 상태에서 밸브 지지체의 상부의 흡입 공간이 밸브 지지체와 피스톤의 사이의 압력 공간에 접속되고, 그 결과 압축기가 폐회로 과정으로 작동되어 단지 마찰, 누출류 및 열손실에 따른 최소의 구동 에너지만이 소요된다. 그 경우, 도 3에 나타내고 앞에서 설명한 바와 같이 송출 개구부(9, 11)가 서로 연통되지 않기 때문에, 압력 공간 또는 압축 공간에서의 압력은 더 이상 역전되지 않는다.

도 1에 따른 실시예에서와는 대조적으로, 절결부(15, 17)로 인해 흡입판의 직경 치수에 비례하는 작은 손실 공간이 생기게 되지만, 그럼에도 불구하고 피스톤의 상부의 손실 공간 또는 손실 용적은 단지 가동부만으로 이루어진 종래의 흡입판에 비해 현저히 감소된다.

도 2 및 도 3에 따른 실시예의 흡입판(1)은 그 외측 둘레부에 개략적으로 도시된 핀(23)이 맞물리는 포크부(21)가 마련되어 있다. 핀(23)은 밸브 지지체(13)를 관통하는 긴(elongated) 구멍(25)의 내부에서 이동될 수 있고, 비록 도시를 생략하였지만 공전 상태에서 공지의 방식대로 압축기의 압력 접속관에 접속된 압력 제어기에 의해 전환될 수 있는 단속 피스톤에 의해 작동되는데, 송출 상태 또는 펌핑 상태에서는 단속 피스톤의 복귀에 의해 흡입판이 스프링 탄성력에 의해 도 3에 따른 위치로부터 도 2에 따른 위치로 복귀된다.

본 발명은 흡입 개구부와 송출 개구부의 수 및 기하학적 배치 또는 배정에 있어 도 1에 따른 실시예의 경우로 한정되는 것은 아니다. 그러나, 전술된 2개의 실시예는 손실 공간을 감소시키는 역할을 하는 비가동부가 이동이 없이 밸브 지지체의 송출 개구부에 대해 도 2에 따른 개방 위치 및 도 3에 따른 폐쇄 위치로 작용하는 데에 반해, 가동판 또는 설형판으로서 작용하는 가동부(3)가 피스톤쪽으로 향하거나 피스톤으로부터 멀어지는 개방 이동 및 폐쇄 이동을 실시한다는 점에서 공통적이다.

전술한 바와 같이, 흡입판을 실린더와 밸브 지지체의 사이에 클램핑하는 것은 매우 간단하다; 비가동부가 변형에 의해 고유의 잔류 응력을 수반하기 때문에, 공지의 실시예의 박판과는 대조적으로 흡입판의 고정을 위한 추가의 부품을 필요로 하지 않는다.

이상, 본 발명을 특수한 구성 부품으로서 실린더 헤드와 실린더와의 사이에 개재되고 예컨대 냉각 채널을 구비할 수 있는 밸브 지지체(밸브 시트판)에 의거하여 설명하였다. 그러나, 본 발명에 따른 흡입판은 동일한 재료로 실린더 헤드와 일체로 형성되는 밸브 지지체에서도 역시 사용될 수 있다.

<도면 부호의 설명>

1 : 흡입판

3 : 가동부

5 : 비가동부

7 : 노치

9, 11 : 송출 개구부

13 : 밸브 지지체

15, 17 : 절결부

19 : 흡입 개구부

21 : 포크부

23 : 핀

Claims (5)

1. 에너지 절감 시스템에 사용하기 위해, 밸브 지지체에서 펌핑 상태에 해당하는 위치와 공전 상태에 해당하는 위치 사이에서 이동될 수 있고, 공전 상태에서는 송출 개구부를 차폐하는 반면에 밸브 지지체의 흡입 개구부를 부분적으로 개방시키도록 밸브 지지체에 대해 작용하는 흡입판이 구비된 자동차의 압축 공기 생성용 압축기와 같은 피스톤형 압축기에 있어서,

   a) 상기 흡입판(1)은 밸브 지지체(13)와 압축기 하우징의 사이에 유지되고 작동 수단(21, 23)에 의해 밸브 지지체(13)에 대해 회전될 수 있는 원판으로서 형성되고, 펌핑 상태에서 흡입 개구부(19)에 대해 작용하는 가동부(3)와 가동부에 결합된 비가동부(5)로 이루어지며,

   b) 상기 비가동부(5)에는 펌핑 상태에서 밸브 지지체의 송출 개구부(11)와 동렬로 정렬되는 송출 개구부(9)가 배치되고,

   c) 상기 가동부(3)의 양측으로 비가동부(5)의 재료에 절결부(15, 17)가 마련되는데, 그 절결부(15, 17)는 공전 상태에 해당하는 위치에서는 흡입판의 회전에 따라 밸브 지지체의 흡입 개구부(19)의 부분 구역을 개방시키는 반면에 비가동부에 있는 송출 개구부(9)는 공전 상태에서 밸브 지지체의 송출 개구부(11)가 차폐되도록 그 밸브 지지체의 송출 개구부(11)에 대해 측방으로 편의되는 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 흡입판을 회전시키는 역할을 하는 수단은 흡입판의 외측 둘레부에 있는 포크부(21)로 이루어지고, 그 포크부(21)에는 단속 피스톤 등의 구동 장치에 의해 작동되어 긴 구멍 내에서 길이 방향으로 이동될 수 있는 핀(23)이 맞물리는 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.
3. 제1항에 있어서, 상기 가동부(3)는 그 일단부가 이동될 수 있는 반면에 반대쪽 단부가 클램핑 단부로서 비가동부에 결합되도록 원판 재료로부터 설형 박판체로서 스탬핑되는 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동부는 흡입판의 거의 전체 직경에 걸쳐 연장되고, 양측으로 반원형 비가동부 부분에 인접되는 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동부의 양측의 비가동부의 부분에는 펌핑 상태에서 밸브 지지체에 부속된 송출 개구부(11)와 동렬로 정렬되는 하나 이상의 송출 개구부(9)가 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.