KR100564174B1

KR100564174B1 - 에어콤프레서

Info

Publication number: KR100564174B1
Application number: KR1020030101314A
Authority: KR
Inventors: 강대식
Original assignee: 유성기업 주식회사
Priority date: 2003-12-31
Filing date: 2003-12-31
Publication date: 2006-03-24
Also published as: KR20050069330A

Abstract

본 발명은 각종 공압기기에 제공되는 압축공기가 저장되는 공기탱크내의 압력이 설정치를 넘으면 작동이 정지되고 설정치 이하로 되면 작동되게 하므로, 엔진의 동력손실과 연료 및 엔진오일의 소모가 감소되고 수명단축의 방지와 대기 및 주변의 오염이 저감되게 하는 에어콤프레서에 관한 것이다.

엔진에 부설되는 크랭크케이스의 크랭크실내에 전후진되게 장착되는 크랭크축과, 이 크랭크축의 선단부에 축착되는 클러치하우징과, 이 클러치하우징의 내부에 위치하게 크랭크축에 축 결합되는 링판스프링밀대와, 상기 클러치하우징과 링판스프링밀대의 플랜지부사이에 장착되어 클러치하우징을 후방으로 밀어주는 링판스프링과, 상기 링판스프링밀대에 축 결합되는 구동기어와, 이 구동기어와 클러치하우징 사이에 설치되어 엔진의 구동력을 크랭크축에 전달 또는 차단하는 클러치와, 상기 링판스프링밀대의 선단부 외주면과 엔진의 내벽사이에 개재되는 스러스트베어링과, 상기 크랭크실과 직교되는 펌프실내에 커넥팅로드로 왕복운동하게 장착된 펌프피스톤과, 상기 크랭크실의 후방에 착설되어 공기탱크내의 압력이 설정치를 넘으면 동작되어 크랭크축을 전진시켜 주는 에어실린더를 포함하여 구성된다.

압축기, 에어콤프레서

Description

에어콤프레서{an air compressor}

도 1은 일반적인 에어콤프레서의 일예를 개략적으로 보인 구성도

도 2는 종래의 에어콤프레서의 일예를 개략적인 보인 구성도

도 3a,b는 도 2의 에어콤프레서의 작동상태를 보인 단면도

도 4는 본 발명 에어콤프레서의 분해사시도

도 5a는 본 발명 에어콤프레서에서 크랭크축이 후진된 상태를 보인 단면도

도 5b는 동 크랭크축이 전진된 상태를 보인 단면도

도 6a,b는 동 에어콤프레서에서 클러치부분을 발췌한 확대 단면도

도 7a,b는 동 에어콤프레서에서 에어실린더부분을 발췌한 확대 단면도

도 8a,b는 동 에어콤프레서에서 펌프피스톤부분을 발췌한 확대 단면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

110 ; 크랭크케이스

111 ; 크랭크실

120 ; 크랭크축

130 ; 클러치 하우징

131 ; 축공 132 ; 스플라인

140 ; 링판스프링밀대

141 ; 플랜지부 142 ; 선단부

143 ; 워셔

150 ; 링판스프링

160 ; 구동기어

161 ; 기어치 162 ; 축관부

163 ; 스플라인

170 ; 클러치

171 ; 스틸링판 172 ; 마찰링판

180 ; 에어실린더

181 ; 커버 182 ; 유입구

183 ; 피스톤

190 ; 펌프실

191 ; 펌프피스톤 192 ; 커넥팅로드

본 발명은 각종 공압기기에 제공되는 압축공기가 저장되는 공기탱크내의 압력이 항상 설정된 압력을 유지하도록 압축공기를 공급하는 에어콤프레서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기탱크내의 압력이 설정치를 넘으면 작동이 정지되고 압력이 설정치 이하로 되면 작동되도록 한 에어콤프레서에 관한 것이다.

일반적으로 버스나 트럭 또는 트레일러와 같은 대형 차량에는 압축공기의 압력을 이용하여 제동을 하는 에어브레이크나 도어를 자동으로 여닫아주는 에어개폐기등과 같은 각종 공압기기가 탑재되어 있으며, 이러한 공압기기에 제공되는 압축공기는 엔진의 동력으로 작동되는 에어콤프레서에 의해 공기탱크로 공급 저장되어 있다가 제공되는 것으로서, 이를 위해서는 공기탱크내에 압축공기가 항상 적합한 압력을 유지하게 저장되어 있어야 된다.

도 1은 이러한 작동을 하는 에어콤프레서의 일예를 보인 것으로서, 이 에어콤프레서는 엔진의 동력이 타이밍기어(도시하지 않음)와 치합된 구동기어(3)를 통해 상기 엔진에 부설된 크랭크케이스(1)내의 크랭크축(2)에 전달되어 이 크랭크축이 회전되면 펌프실(4)내의 피스톤이 연동되므로 토출구(6')를 통해 압축공기가 공기탱크(5)내로 공급되고, 이러한 작동이 계속되어 공기탱크(5)내의 압력이 설정된 압력보다 높아져 그 압력의 일부가 가버너(7)를 통해 언로더(6)에 신호압으로 전달되면, 이 언로더가 동작되어 압축공기가 공기탱크(5)로 공급되는 것을 중단시켜 주므로 에어콤프레서는 공운전하게 되며, 이 공기탱크내의 압력이 사용에 따라 낮아지면 상기 언로더가 역동작되어 압축공기가 다시 공기탱크로 공급되게 한 것이다.

그러나, 이와 같은 에어콤프레서는 언로더(6)의 동작으로 압축공기가 공기탱크(5)로 공급되지 않을 때에도 에어콤프레서는 공운전이 계속되고 있기 때문에 엔진의 동력소모가 계속 이루어져 연료의 손실이 많게 되었음은 물론 차량의 연비개선에 크게 역행하는 단점이 있었다.

또한, 크랭크축(2)과 피스톤의 왕복운동이 계속됨에 따라 마찰열에 의해 실 린더의 내부온도가 상승됨과 동시에 크랭크케이스내로 공급되는 엔진오일의 소모량이 증가됨은 물론 소모량의 증가에 비례하는 다량의 오염물질이 함유된 고온의 토출공기로 인하여 대기 및 주변의 오염이 초래되었으며, 소음발생 및 마모율이 높아져 에어콤프레서의 수명이 크게 단축되는 등 많은 문제점들이 있었다.

따라서, 본원 출원인은 이러한 문제점들을 해소시켜 주기위해 심혈을 기울여 연구 개발한 결과, 공기탱크내의 압력이 설정된 압력보다 높아져 그 신호압이 언로더에 전달되면 구동기어만 공회전 되고 크랭크축과 피스톤은 동작하지 않게 되어 압축공기의 공급작동이 정지되며 압력이 낮아지면 상기 크랭크축과 피스톤이 다시 동작되어 압축공기를 공급하게 되는 에어콤프레서를 발명하여 선출원(특허출원 제2003-30535호) 하였다.

도 2는 상기 선출원 발명 에어콤프레서의 개략적인 구성을 보인 것이고 3a-b는 동 에어콤프레서에서의 크랭크축이 후진과 전진된 상태를 각각 보인 것으로서, 이 선출원 발명의 에어콤프레서는 도3a에서와 같이 링판스프링(42)의 반발력에 의해 크랭크케이스(10)내에 장착되어 있는 크랭크축(20)이 후진되어 이동링판(43)과 구동기어(30)의 후단턱사이에 개재된 스틸링판(44)과 마찰링판(45)들이 서로 밀착되어 한 몸체와 같은 상태, 즉, 클러치(40)가 상기 구동기어와 스플라인(21)을 접속시켜 주고 있는 상태에서 엔진(100)이 가동되면 그 동력은 타이밍기어(도시하지 않음)와 치합되어 있는 상기 구동기어와 클러치를 거쳐 스프라인을 통해 크랭크축에 전달되어 이 크랭크축을 회전시켜 주므로 커넥팅로드(15)에 의해 펌프실(13)내의 펌프피스톤(14)이 왕복운동하면서 압축공기를 토출구(17')를 통해 공기탱크(60) 로 보내 저장되게 하며, 이러한 동작이 계속되어 상기 공기탱크내로 공급·저장되는 압축공기의 압력이 설정압력보다 높아지면 그 압축공기의 일부가 신호압으로 가버너(61)를 거쳐 커버(51)에 형성된 유입구(51')를 통해 에어실린더(50)내로 유입되고, 유입되는 신호압이 링판스프링(42)의 반발력보다 크게 되면 피스톤(52)이 밀려서 전진하게 되므로 크랭크축(20)이 함께 전진되어 이동링판(43)을 밀어주기 때문에 링판스프링(42)은 압축되고, 이렇게 되면, 상기 링판스프링의 반발력에 의해 한 몸체와 같이 밀착되어 있던 스틸링판(44)과 마찰링판(45)들의 밀착상태가 이완되어 서로 격리됨에 따라 결국 도 3b에서 보는 바와 같이 구동기어(30)와 스플라인(21)은 클러치(40)에 의한 접속이 해제되므로 구동기어(30)는 엔진(100)의 동력에 의해 계속 회전되어도 그 회전력은 스플라인(21)으로 전달되지 않게 되어 구동기어(30)만 공회전되고 크랭크축(20)은 회전되지 않도록 한 것이다.

따라서, 크랭크축(20)이 회전되지 않으면 펌프피스톤(14)이 정지되어 공기탱크(60)로의 압축공기 공급이 중단되므로 압력이 불필요하게 상승되는 것은 물론 엔진(100)의 동력 손실도 방지되며, 또한 연료 및 엔진오일의 소모가 대폭 감소되고 차량의 연비개선에도 크게 기여하게 됨과 동시에 필요시에만 작동되므로 마모율이 저감되어 수명단축이 방지됨과 동시에 내부의 마찰열이 저하되어 토출공기의 온도가 낮아지게 되고, 정지시에는 공기의 토출이 없기 때문에 대기 및 주변의 오염이 감소되는 등의 효과를 얻게된다.

그러나, 이와 같은 상기 선출원 발명의 에어콤프레서는 비록 구동기어(30)와 스플라인(21)이 클러치(40)에 의한 접속이 해제되어 구동기어(30)만 공회전되고 크 랭크축(20)은 회전되지 않게 되어도 구동기어(30)는 그 내주면 후단측에 빙둘러 형성된 후단턱이 부시(12)의 선단측 외주면에 빙둘러 형성된 선단턱에 의해 이탈되지 않게 걸어지는 상태로 부시(12)의 선단부측에 축 결합되어 회전되게 구성되어 있는 것이어서 크랭크축(20)이 전진되어 구동기어(30)가 공회전될 때에도 서로 걸어져 있는 후단턱과 선단턱은 접촉상태가 그대로 유지되기 때문에 이들의 접촉면(m)이 계속하여 마찰되었으며, 이러한 마찰현상은 크랭크축(20)의 전진으로 고정링판(41)에 밀착되어 구동기어(30)와 함께 공회전하게 되는 이동링판(43)의 후면과 스플라인(21)의 전면의 접촉면(m')에서도 발생되었다.

이에 따라, 구동기어(30)의 후단턱과 부시(12)의 선단턱들의 접촉면(m)은 물론 스플라인(21)의 전면과 이동링판(41)의 후면과의 접촉면(m')들이 구동기어(30)의 공회전시에도 계속적으로 마찰되기 때문에, 이들 부품의 상기 접촉면들에서 마모가 발생되어 부시(12)와 구동기어(30) 및 스플라인(21)과 이동링판(43)들의 수명단축이 초래되었고, 비록 크랭크축(20)까지 공회전되던 도 1의 에어콤프레서에 비하면 그리 크지는 않지만 동력의 손실과 연료 및 엔진오일의 소모량이 증가되고 연비개선에도 장애가 되는 등의 문제점들이 있다.

본 발명은 상기와 같은 선출원 발명의 문제점들을 감안하여 발명된 것으로서, 그 목적은 마찰로 인한 부품들의 마모 및 수명단축이 최대한 방지되는 에어콤프레서를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 연료 및 엔진오일의 소모량을 최소화시켜 줌과 동시 에 연비의 개선에 더욱 기여하게 되는 에어콤프레서를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기와 같은 목적들은, 공기탱크내의 압력이 설정된 압력보다 높아져 그 신호압이 전달되면 크랭크축과 피스톤의 동작이 정지되어 압축공기의 공급이 중단되고 압력이 낮아지면 다시 동작되어 압축공기를 공급하는 과정에서 압축공기의 공급작동이 중단되고 구동기어가 공회전할 때에는 이 구동기어와 그 주변 부품들의 마찰이 발생하지 않도록 함과 동시에 크랭크축이 전진 이동될 때 발생되는 축 하중을 감쇄시켜 주는 에어콤프레서를 제공함으로써 달성되는데, 이 에어콤프레서는 엔진의 타이밍기어와 치합되어 회전되는 구동기어의 구동력을 크랭크축에 전달 및 차단하는 클러치가 수용되는 클러치하우징과 상기 구동기어의 사이에 링판스프링밀대를 개재시켜 구동기어의 회전력이 링판스프링밀대와 클러치를 매개로 클러치하우징을 거쳐 크랭크축에 전달되게 하고 구동기어가 공회전될 때에는 그 주변 부품인 링판스프링밀대와 클러치하우징과의 마찰이 발생되지 않도록 하며 또 링판스프링밀대의 선단부와 엔진의 내벽과의 사이에 스러스트베어링을 개재시켜 크랭크축이 회전되면서 전진 이동될 때 발생되는 축 하중등을 감쇄시켜 주게 함을 특징으로 한 것이다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 에어콤프레서를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명 실시예에 따른 에어콤프레서의 분해 사시도 이고, 도 5a,b는 동 에어콤프레서에서의 크랭크축이 전진 및 후진 이동된 상태를 보인 단면도 이다.

본 발명 실시예에 의한 에어콤프레서의 크랭크케이스(110)는 엔진(100)에 부설되는 것으로서, 상기 크랭크케이스내의 하부에 수평으로 관통하게 형성되는 크랭크실(111)에는 크랭크축(120)이 회전되게 장착된다.

크랭크축(120)의 선단부는 크랭크실(111)의 선단측에 스냅링으로 이탈되지 않게 결합되는 부시(112)를 관통하여 노출되어 엔진(100)의 내부에 위치하게 되는 것으로서, 그 노출된 선단부중에서 외주면이 경사진 후단부분(121)에는, 중앙에 형성된 축공(131)의 내면이 상기 후단부분과 걸맞는 경사로 된 원통형상의 클러치하우징(130)이 축착되어 함께 회전과 전진 및 후진 이동하게 된다.

클러치하우징(130)의 내주면에는 스플라인(132)이 형성되며, 크랭크축(120)의 선단부중에서 외주면이 수평인 중간부분(122)에 결합되는 칼라(133)와 선단측의 나선부분(123)에 체결되는 고정너트(134)로 이탈되지 않게 축착되어 크랭크축(120)과 함께 회전하게 된다.

칼라(133)의 외주연에는, 이 칼라를 축으로 하여 함께 회전되게 관형상의 링판스프링밀대(140)가 결합 설치된다.

링판스프링밀대(140)는 선단이 엔진(100)의 내벽(101)과 소정간격이 유지되게 설치되는 것으로서, 후단에는 직경이 클러치하우징(130)의 내경보다 작은 플랜지부(141)가 연장된다.

이에 따라, 플랜지부(141)의 외주연과 클러치하우징(130)의 내주면이 서로 접촉되지 않게 되어 클러치하우징은 원활히 전진 및 후진 이동되는 것으로서, 상기 플랜지부와의 후면과 클러치하우징의 내전면 사이에는 그 반발력이 클러치하우징을 후방으로 밀어줌으로써 크랭크축(120)을 후진 이동시켜 주는 작용을 하는 복수개의 링판스프링(150)이 개재된다.

한편, 상기에서는 링판스프링밀대(140)의 선단이 엔진(100)의 내벽(101)과 소정간격이 유지되게 설치되는 것으로 되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 상기 내벽을 대체할 수 있는 전단벽을 크랭크케이스(110)의 전면으로부터 연장 설치하여도 된다.

또한, 링판스프링밀대(140)의 외주연에는 구동기어(160)가 부시(164)를 매개로 상기 링판스프링밀대와 별개로 회전되게 축 결합되며, 이 구동기어는 상기 링판스프링밀대의 선단부(142)의 후측 외주면에 축 결합되는 워셔(143)와 이 워셔보다 직경이 작으며 그 전측에 착설되는 스냅링(144)으로 이탈되지 않게 지지된다.

부시(164)는, 구동기어(160)의 축공의 선단측과 이 선단측보다 직경이 작게 후방으로 연장된 축관부(162)의 후단측에 각각 개재되어 상기 구동기어가 링판스프링밀대(140) 및 스냅링(144)과는 직접적으로 접촉되지 않는 상태로 회전되게 한다.

구동기어(160)의 직경이 큰 선단부 외주면에는 엔진(100)의 타이밍기어(도시하지 않음)와 치합되는 기어치(161)가 형성되고, 직경이 작은 축관부(162)의 외주면에는 스플라인(163)이 형성된다.

한편, 클러치하우징(130)의 내주면과 구동기어(160)의 축관부(162)의 외주면 사이에 이들의 직경의 차이로 인해 링판스프링밀대(140)의 전방측에 형성되는 수용공간내에는 클러치(170)가 장착된다.

클러치(170)는, 축공의 내경이 축관부(162)의 외경보다 크고 외주면에는 클 러치하우징(130)의 내주면에 형성된 스플라인(132)과 결합되는 스플라인홈이 형성된 복수개의 스틸링판(171)과, 이 스틸링판보다 직경이 작고 축공의 내주면에는 상기 축관부의 외주면에 형성된 스플라인(163)과 결합되는 스플라인홈이 형성된 복수개의 마찰링판(172)으로 구성된다.

이러한 스틸링판(171)과 마찰링판(172)은 서로 하나씩 교대로 겹쳐지게 장착되는 것으로서, 상기 스틸링판의 축공은 축관부(162)와 격리되는 반면 외주면에 형성된 스플라인홈은 클러치하우징(130)의 스플라인(132)과 결합되고, 상기 마찰링판의 축공에 형성된 스플라인홈은 축관부의 스플라인(163)과 결합되는 반면 외주면은 상기 클러치하우징의 내주면과 격리된다.

이에 따라, 스틸링판(171)은 클러치하우징(130)과 함께 회전하게 되고 마찰링판(172)은 구동기어(160)와 함께 회전하게 되는 것으로서, 상기 스틸링판과 마찰링판은 클러치하우징의 내주면 선단측에 착설하는 스냅링(173)에 의해 전방으로 이탈되지 않게 됨과 동시에 그 후방은 링판스프링밀대(140)의 플랜지부(141)에 의해 받쳐진다.

이렇게 장착되는 클러치(170)의 스틸링판(171)과 마찰링판(172)들은, 클러치하우징(130)이 후진 이동되면 서로 완강하게 밀착되어 구동기어(160)와 링판스프링밀대(140) 및 상기 클러치하우징을 한 몸체로 되게 접속시켜 함께 회전되게 하므로 구동기어(160)의 회전력이 상기 클러치하우징을 통해 전달되어 크랭크축(120)이 회전되게 하는 접속작용을 하고, 반대로 상기 클러치하우징이 전진 이동되면 서로 격리되므로 구동기어의 회전력을 크랭크축에 전달하는 접속작용을 중단하게 된다.

그리고, 엔진(100)의 내벽(101)과 링판스프링밀대(140)의 선단부(142)측에 착설된 스냅링(144)의 사이에는 이 스냅링보다 직경이 큰 스러스트베어링(200)이 크랭크축(120)이 전진 및 후진 이동되는 간격(t)보다는 작은 간격(t')으로 격리되게 장착되며, 이 간격은 상기 스러스트베어링의 후면 외주연과 워셔(143)의 전면 외주연 사이에는 개재되는 코일스프링(201)에 의해 유지된다.

스러스트베어링(200)은 축 방향의 하중을 감쇄시켜 주는 작용을 하는 것으로서, 간격(t')이 유지되게 하는 것은 크랭크축(120)이 회전되면서 전진 이동되는 순간에 링판스프링밀대(140)에 작용하게 되는 링판스프링(150)의 반발력과 회전력등에 의한 압력이 상기 간격에 의해 상쇄되어 극히 순간적으로만 스러스트베어링에 가해지게 함으로써 그 수명이 단축되는 것이 방지되게 하기 위한 것이다.

그리고, 코일스프링(201)은 간격(t')에 의해 스러스트베어링(200)이 유동되는 현상이 발생하지 않도록 지지하여 주는 작용을 한다.

한편, 크랭크실(111)의 후단측에는 링판스프링(150)의 반발력으로 후진되어 있는 크랭크축(120)을 전진시켜 주는 에어실린더(180)가 설치된다.

에어실린더(180)는 크랭크실(111)의 개방된 후단을 봉해주며 가버너(61)로 부터 압축공기인 신호압이 유입되는 유입구(182)가 형성된 커버(181)와, 이 커버의 내측에 위치하게 상기 크랭크실의 후단부내에 장착되며 링판스프링(150)의 반발력에 의해 크랭크축(120)이 후진 이동되는 간격(t)에 비례하는 범위에서 전진 및 후진 이동되는 피스톤(183)을 구비하여 되는 것으로서, 이 피스톤의 전면 중앙에는 크랭크축(120)의 후단이 축 결합 된다.

피스톤(183)의 전면에는 크랭크축(120)이 원활히 회전되게 그 후단이 축 결합 되며, 공기탱크(60)내의 압축공기의 압력이 설정치를 넘게 되어 그 일부의 압력이 신호압으로 가버너(61)를 거쳐 유입구(182)를 통해 에어실린더(180)내로 유입되면 상기 피스톤이 상기 크랭크축을 전진 이동시켜 준다.

이렇게 되면, 크랭크축(120)의 선단부측에 축착된 클러치하우징(130)이 함께 전진 이동되므로 링판스프링(150)은 압축되고, 동시에 상기 링판스프링의 반발력에 의해 서로 틈이 없이 한 몸체로 밀착되어 있던 스틸링판(171)과 마찰링판(172)들은 서로 격리되어 슬립상태가 되기 때문에 상기 클러치하우징과 구동기어(160)는 클러치(170)에 의한 접속이 차단된다.

이와 같이 접속이 차단되면, 구동기어(160)가 회전되어도 그 회전력은 클러치하우징(130)으로 전달되지 않아 크랭크축(120)은 회전하지 않게 되며, 이에 따라 상기 구동기어만 공회전하게 된다.

이러한 과정에서, 클러치(170)의 작용에 의한 구동기어(160)의 회전력 전달이 중단될 때까지 크랭크축(120)은 회전되면서 전진 이동되는데, 이때, 상기 크랭크축이 전진 이동되는 시간은 간격(t)에 비례하므로 극히 짧은 시간에 순간적으로 이동이 종료됨과 동시에 회전력의 전달이 중단된다.

또한, 크랭크케이스(110)에는 펌프실(190)이 크랭크실(111)과 직교되게 상방향으로 연장되고, 상기 펌프실에는 펌프피스톤(191)이 장착된다.

펌프피스톤(191)은, 일단이 크랭크축(120)의 수평부분(124)에 축 결합되는 커넥팅로드(192))의 타단부에 축 결합되어 상기 크랭크축의 회전시 왕복동작되면서 압축공기를 공기탱크(60)로 공급하게 된다.

커넥팅로드(192)의 타단부는 펌프피스톤(191)의 중심에 크랭크실(111)측으로 개방되게 요입 형성된 결합홈(193)에 삽입되는 것으로서, 이 결합홈의 내측폭(r)은 도 7a,b에서 보는 바와 같이 상기 커넥팅로드의 전후폭(f)보다 크며, 그 중간부분을 수평으로 횡단하게 축공(194)이 형성되어 있다.

따라서, 축핀(196)을 커넥팅로드(192)의 타단부에 형성된 축공을 관통하게 결합하여 그 양단을 축공(194)에 고정하면, 상기 커넥팅로드는 축핀에 축 결합된 상태에서 그 전후폭(f)과 결합홈(193)의 내측폭(r)의 크기 차이에 의한 범위내에서 수평으로 전진 및 후진 이동하게 된다.

이렇게 하는 것은 펌프피스톤(191)은 펌프실(190)내에서 수직방향으로 왕복운동하게 장착된 반면 크랭크축(120)은 크랭크실(111)내에서 전진 및 후진 이동하게 설치된 것이므로, 이 크랭크축이 전진 및 후진 이동될 때 커넥팅로드(192)도 함께 전진 및 후진 이동되어야 상기 펌프피스톤을 펌프실내에서 왕복운동시켜 줄 수 있기 때문이다.

그리고, 펌프실(190)의 개방된 상단은 펌프피스톤(191)에 의해 발생되는 압축공기가 토출되어 공기탱크(60)로 보내지는 토출구(195)를 갖춘 헤드커버(197)로 복개된다.

이와 같이 구성되는 본 발명 실시예에 의한 에어콤프레서는 링판스프링(150)의 반발력에 의해 크랭크축(120)이 후진되어 클러치하우징(130)과 구동기어(160)의 사이에 개재되어 있는 스틸링판(171)과 마찰링판(172)들이 서로 밀착되어 한 몸체 와 같은 상태, 즉, 클러치(170)가 상기 구동기어와 클러치하우징(130)을 접속시켜 주고 있는 상태에서 엔진(100)이 가동되면, 그 동력은 엔진의 타이밍기어와 치합되어 있는 상기 구동기어와 클러치를 거쳐 클러치하우징을 통해 크랭크축에 전달되어 이 크랭크축을 회전시켜 준다.

이렇게 되면, 커넥팅로드(192)에 의해 펌프실(190)내의 펌프피스톤(191)이 왕복운동하게 되며, 이 과정에서 발생되는 압축공기는 토출구(195)를 통해 토출되어 공기탱크(60)로 보내져 저장된다.

이러한 동작이 계속되어 공기탱크(60)내로 공급되는 압축공기의 압력이 설정된 압력보다 높아지면 압축공기인 신호압이 가버너(61)를 거쳐 유입구(182)를 통해 에어실린더(180)내로 유입되는데, 이때 유입되는 신호압이 피스톤(183)을 밀어주는 힘이 링판스프링(150)의 반발력보다 크게 되면 상기 피스톤(183)을 밀어 전진시켜 주므로 크랭크축(120)이 전진 이동된다.

이때, 전진되는 크랭크축(120)이 클러치하우징(130)을 밀어주므로 링판스프링(150)은 압축되고, 이에 따라 상기 링판스프링의 반발력에 의해 한 몸체와 같이 밀착되어 있던 스틸링판(171)과 마찰링판(172)들의 밀착상태가 해제되어 서로 격리되기 때문에 결국 구동기어(160)와 클러치하우징(130)은 클러치(170)에 의한 접속이 차단된다.

이와 같이 클러치(170)의 접속이 차단되면, 구동기어(160)는 엔진(100)의 동력에 의해 계속 회전되어도 그 회전력은 클러치하우징(130)으로 전달되지 않게 되므로 상기 구동기어만 공회전되고, 크랭크축(120)은 회전하지 않게 된다.

따라서, 에어콤프레서가 작동하지 않게 되므로 공기탱크(60)로의 압축공기의 공급이 중지되어 압력이 불필요하게 상승되는 것은 물론 엔진(100)의 동력 손실도 방지된다.

이후, 공기탱크(60)내에 저장되어 있는 압축공기가 사용되어 그 압력이 설정치 보다 낮아지면 가버너(61)를 통해 에어실린더(180)로 유입되던 신호압이 차단되어 이 에어실린더내의 압력이 소멸되며, 이에 따라 링판스프링(150)의 반발력이 작용되어 클러치하우징(130)과 크랭크축(120)을 후방으로 밀어 후진시켜 준다.

이렇게 되면, 클러치하우징(130)에 의해 스틸링판(171)과 마찰링판(172)들이 링판스프링밀대(140)의 플랜지부(141)의 전면에서 밀착되어 이들과 한 몸체로 되므로, 결국 구동기어(160)와 클러치하우징(130)은 클러치(170)에 의해 접속됨으로써 엔진(100)의 동력이 크랭크축(120)으로 전달되어 에어콤프레서가 작동되어 압축공기를 설정압력에 도달할 때까지 계속 공기탱크(60)로 공급하게 된다.

이러한 과정에서, 크랭크축(120)과 커넥팅로드(192)가 전진 및 후진 이동되는 간격은 클러치(170)의 스틸링판(171)과 마찰링판(172)들의 밀착 및 밀착 상태만 해제되는 정도면 되기 때문에 그 간격이 크지 않아 상기 커넥팅로드가 펌프피스톤(191)의 중심선상으로부터 편심된 위치에 있어도 그 편심 정도가 크지 않으므로 상기 펌프피스톤은 펌프실(190)내에서 항상 정상적으로 왕복운동하게 된다.

한편, 상기의 실시예에서는 커넥팅로드(192)가 크랭크축(120)과 함께 전진 및 후진되게 설치되어 펌프피스톤(191)을 왕복운동시켜 주는 것을 그 예로 설명되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 커넥팅로드는 전진 및 후진되 지 않고 크랭크축만 전진 및 후진 되게 하여도 된다.

이렇게 하기 위해서는, 크랭크축(120)에서 커넥팅로드(192)의 일단이 축 결합되는 수평부분(124)의 길이를 상기 커넥팅로드의 전후폭(f)보다 길게하여 상기 수평부분이 슬라이딩되게 하는 반면에 상기 커넥팅로드의 상단은 전진 및 후진되지 않고 회전만 되게 펌프피스톤(191)에 축착하면 된다.

또한, 크랭크축(120)과 커넥팅로드(192)의 연결은 상기의 실시예외에도 다양한 변형예가 있을 수 있으나, 그 작동이 전진 및 후진되게 장착된 크랭크축(120)의 회전력을 왕복운동하는 펌프피스톤(191)에 전달하기 위한 것이면 모두 본 발명의 범위에 속하게 되는 것임은 물론이다.

그리고, 신속한 압축공기의 공급을 위하여 대용량화가 요구 될 때에는 펌프실(190)을 복수로 설치하는 것이 바람직하지만 압축공기의 소모량이 적은 차량에서는 원가절감을 위해 펌프실(190)을 1개로 하는 것이 바람직하며, 이에 비례하여 펌프피스톤(191)과 커넥팅로드(192)를 상기 하나의 펌프실에 단수로 설치하면 된다.

물론, 본 발명의 실시예에는 상기와 같이 펌프실(190)을 1기통으로 하는 경우의 도면은 도시되어 있지 않지만 이는 펌프실이 2기통으로 된 상기의 실시예에 의해 간단히 적용 가능한 것이어서 생략한 것이며, 이 경우에도 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

또, 상기의 실시예에서는 스러스트베어링(200)이 엔진(100)의 내벽(101)과 워셔(143)의 사이에 개재된 것으로 되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 그 설치위치 및 구조에 다양한 변형예가 있을 수 있는 것으로서 축 하중과 회 전력에 의한 압력을 상쇄시켜 주는 작용을 하도록 설치되는 한 모두 본 발명의 범위에 속하게 되는 것임은 물론이다.

이와 같이 작동되는 본 발명 실시예에 의한 에어콤프레서는 공기탱크내의 압력이 설정치 이하일 때에는 엔진의 동력을 전달받아 작동하여 압축공기를 공급하고 공기탱크내의 압력이 설정치를 넘으면 구동기어가 주변의 다른 부품들과 접촉되지 않고 구동기어만 공회전되게 함으로써, 본원 출원인의 선출원 발명에 비하여 엔진의 동력 손실이 최대한으로 방지됨은 물론 이에 따른 연료 및 엔진오일의 소모가 대폭 감소되고 차량의 연비개선에도 크게 기여하게 되는 등의 장점이 있다.

또한, 구동기어가 공회전 될 때에는 주변의 다른 부품들과는 접촉되지 않기 때문에 마모율이 저감됨은 물론 링판스프링밀대의 선단부측에 스러스트베어링을 개재하여 축방향의 하중을 감쇄시켜 줌으로써 전체적으로 수명단축이 방지되는 등의 효과도 얻게된다.

Claims

엔진에 부설되는 크랭크케이스의 크랭크실내에 전진 및 후진 이동되게 장착되며, 선단부는 상기 크랭크실을 관통하여 전방으로 노출되는 크랭크축과;

상기 크랭크축의 선단부에 축착되어 함께 회전 및 전진과 후진 이동되는 클러치하우징과;

상기 클러치하우징의 내측에 위치하게 크랭크축의 선단부에 축 결합되며, 선단은 상기 엔진의 내벽과 격리되고, 후단에는 플랜지부가 연장된 관형상의 링판스프링밀대와;

상기 클러치하우징의 내전면과 상기 링판스프링밀대의 플랜지부의 후면사이에 장착되며, 그 반발력이 상기 클러치하우징을 후방으로 밀어주는 링판스프링과;

상기 링판스프링밀대를 축으로 하여 그 선단부측에 축 결합되어 링판스프링밀대와 별개로 회전되며, 상기 엔진의 동력을 전달 받는 구동기어와;

상기 구동기어와 클러치하우징의 사이에 설치되며, 상기 클러치하우징이 후진 이동되면 구동기어와 클러치하우징을 접속시켜 엔진의 구동력이 크랭크축에 전달되게 하고, 상기 클러치하우징이 전진 이동되면 상기 구동기어와 클러치하우징의 접속을 차단시켜 엔진의 구동력이 전달되지 않게 되는 클러치와;

상기 링판스프링밀대의 선단부 외주면에 구동기어를 지지하게 착설되는 워셔와 상기 엔진의 내벽사이에 개재되게 장착되는 스러스트베어링과;

상기 크랭크케이스의 크랭크실과 직교되게 연장된 펌프실내에 왕복운동하게 장착되어, 압축공기를 공기탱크로 공급하는 작동을 하며, 중심에는 결합홉이 상기 크랭크실로 개방되게 형성된 펌프피스톤과;

상기 결합홈의 내측폭보다 전후폭이 작으며, 일단은 상기 크랭크축이 전후진 될 때 함께 전후진되게 크랭크축에 축 결합되고, 타단은 상기 크랭크축이 전후진될 때에는 그 전후진되는 범위내에서 수평으로 슬라이딩되게 결합홈에 삽입되어 결합홈을 수평으로 횡단하게 착설되는 축핀에 축 결합되며, 상기 크랭크축이 회전되면 상기 펌프피스톤을 왕복운동시켜 주는 커넥팅로드와;

상기 크랭크실의 후방에 착설되며, 상기 펌프피스톤의 왕복운동으로 공급되어 공기탱크내에 저장되는 압축공기의 압력이 설정치를 넘으면 동작되어 상기 크랭크축을 전진 이동시켜 주는 에어실린더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에어콤프레서.
제1항에 있어서,

상기 클러치하우징의 내주면에는, 스플라인이 형성되며;

상기 구동기어는 외주면에 상기 엔진의 타이밍기어에 치합되는 기어치가 형성된 직경이 큰 선단부와, 이 선단부보다 직경이 작게 후방으로 연장되며 외주면에는 스플라인이 형성된 축관부로 구성되며;

상기 클러치는 링판스프링밀대의 플랜지부 전방측에 상기 클러치하우징의 내주면과 상기 축관부의 직경차이에 의해 형성되는 수용공간에 전방으로 이탈되지 않게 설치되며, 각 축공의 내경이 상기 구동기어의 축관부의 외경보다 크고 외주면에는 클러치하우징의 내주면에 형성된 스플라인과 결합되는 스플라인홈이 형성된 복수개의 스틸링판과, 이 스틸링판과 하나씩 교대로 겹쳐지게 장착되며 상기 스틸링판 보다 직경이 작고 각 축공의 내주면에는 상기 축관부의 외주면에 형성된 스플라인과 결합되는 스플라인홈이 형성된 복수개의 마찰링판으로 구성되는 것을 특징으 로 하는 에어콤프레서.
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제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 스러스트베어링의 후면과 상기 구동기어를 지지하는 워셔의 사이에는 상기 크랭크축이 전진 및 후진 이동되는 간격보다 작은 간격이 유지되게 하고, 이들 사이에는 상기 간격을 유지시켜 주는 코일스프링을 개재시켜서 되는 것을 특징으로 하는 에어콤프레서.
제1항에 있어서,

상기 에어실린더는,

상기 크랭크실의 개방된 후단을 봉해주며 가버너로 부터 압축공기인 신호압이 유입되는 유입구가 형성된 커버와, 상기 링판스프링의 반발력에 의해 크랭크축이 후진되는 간격에 비례하는 범위에서 전진 및 후진 이동되게 상기 커버의 내측 위치에 장착되며 전면의 중앙에는 상기 피스톤의 후단이 축 결합되는 피스톤으로 구성되는 것을 특징으로 하는 에어콤프레서.