KR100625264B1 - 펌프 밸브 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 펌프 장치용 하우징과 커버 사이에 장착되는 제1 플레이트와 제2 플레이트를 포함하되, 제2 플레이트의 개구에 대응하는 플렉싱 플랩을 갖는 제1 플레이트와 제1 플레이트에 대응하는 플렉싱 플랩을 갖는 제2 플레이트가 장착되는 밸브 조립체가 개시되어 있다. 플렉싱 플랩들과 개구들은 펌프 장치로부터 유입 및 유출되는 유체를 위한 입구 및 출구 밸브들을 형성한다. 일부 실시예에 있어서, 상기 밸브들은 압축기 헤드의 인구 및 출구 포트들을 통한 공기 흐름의 유입 및 유출을 용이하게 한다. 일부 실시예에 있어서, 상기 밸브들은 압축기 하우징의 입구 포트로부터 유입되는 공기의 흐름을 용이하게 한다.

Description

펌프 밸브 조립체{PUMP VALVE ASSEMBLY}
도 1은 본 발명에 따른 밸브 조립체를 구비한 피스톤 압축기의 사시도.
도 2는 도 1의 압축기의 정단면도.
도 3은 다른 위치에서의 도 1의 압축기의 정단면도.
도 4는 도 1의 압축기의 밸브 조립체의 분해 사시도.
도 5는 도 4의 밸브 조립체를 조립한 상태의 평면도.
도 6은 도 1의 압축기의 다른 실시예의 정단면도.
본 발명은 펌프 장치(pump mechanism)용 밸브를 제공하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 밸브를 생성하기 위하여 상응하는 개구(aperture)들 및 플랩(flap)들을 구비한 한 쌍의 플레이트(plate)들에 관한 것이다.
차량에서 공기를 움직이거나 압축하기 위한 다양한 종류의 펌프 장치가 잘 알려져 있다. 이러한 장치의 일반적인 예로는 자동차의 여러 기구들을 위한 압축공기를 발생시키기 위한 피스톤 압축기(piston compressor)가 있다. 이러한 압축기는 일반적으로 구동샤프트(drive shaft), 상기 구동샤프트를 둘러싸고 있는 실린더 블 록(cylinder block)을 포함하며, 상기 실린더 블록은 그 안에 형성된 복수의 실린더 보어(cylinder bore) 또는 채널(channel)들과, 상기 구동샤프트에 장착된 스와시 플레이트(swash plate), 및 상기 스와시 플레이트에 연결되고 상기 실린더 보어들 안에서 슬라이드 가능하게 배치된 복수의 피스톤을 구비하고 있다. 이러한 피스톤들은 구동샤프트의 회전 시 실린더 채널에서 원활하게 왕복 운동되어 실린더 채널에서 흡입행정(suction stroke) 및 방출행정(discharge stroke)이 교대로 수행된다. 본 출원의 양수인에게 양도되었으며 여기에 참조문헌으로 포함된 미국특허 제6,439,857호는 고정 실린더 블록의 채널들에 배치된 피스톤을 사용하는 스와시 플레이트 압축기(swash plate compressor)를 기재하고 있으며, 비회전 스와시 플레이트는 액추에이터(actuator)에 의해 가해지는 스러스트(thrust)에 따라서 회전한다.
이러한 타입의 압축기들에서, 상기 피스톤 위쪽의 상기 실린더 채널의 공간은 입구 및 출구 포트들을 통하여 자동차의 공기시스템과 유체 소통되어 있다. 따라서, 상기 채의 공간 내부의 공기압은 공기 시스템의 공기압과 일치하며, 이로써 압축기에 대한 압력 평형상태가 확보된다.
상기 입구 및 출구 포트들 및 상기 실린더 채널들 사이에서 실(seal)을 제공하고 선택적으로 유체 소통을 제공하기 위해서, 상기 압축기에는 공기의 역방향 공급을 방지하는 복수의 일방향 체크밸브(one-way check valve)가 제공된다.
이러한 밸브들은 하시모토에게 허여된 미국특허 제5,586,874호 및 타루타니에게 허여된 미국특허 제5,6030,611호 개시된 것들과 같이, 종종 다양한 리드 밸브이며, 공기가 통로를 따라서 고압 영역에서 저압 영역으로 흘러가게 한다. 따라서, 공기시스템의 압력은 압축기의 하부측에서 아래로 흐르게 되며, 기류(airflow)는 출구 포트에 제공된 상기 밸브들을 통해서 상기 실린더 채널들로부터 상기 공기시스템으로 향하게 된다. 따라서 상기 피스톤 위쪽 공기압이 저하되고, 이로 인해 스와시 플레이트와 피스톤의 이동을 일으킨다. 결과적으로, 흡입행정은 공기가 상기 입구 포트에 제공된 밸브들을 통하여 상기 실린더 블록으로 유입되는 것을 가능하게 하는 충분한 부압(negative pressure)을 발생시킨다.
하지만, 이와 같은 밸브 조립체들의 문제점의 하나는 상기 밸브 조립체들이 단지 기류의 일방향에만 체크 밸브를 제공하거나, 또는 밸브 조립체의 제조비가 고가이거나, 두 가지 조건을 모두 갖는다는 점이다. 최대 효율로 작동하기 위해서는, 상기 피스톤 압축기가 공기가 유입되는 실린더 채널과 공기가 배출되는 실린던 채널 모두에 일방향 밸브를 제공하여야 한다. 그러한 압축기들은 다중 밸브들을 포함하는 압축기 헤드 조립체를 필요로 하며, 상기 다중 밸브들 중 일부는 배타적으로 작동되는 일부 다른 밸브들의 방향과 반대방향으로 배타적으로 작동한다. 이러한 장치들은 보통 제조비용이 높다. 게다가, 그러한 조립체들은 종종 압축기의 잔여 부품이 조립이 어렵다.
따라서 제조비가 저렴한 압축기의 흡입 및 토출 밸브들을 제공하는 장치가 바람직하다. 또한 압축기의 잔여 부품의 조립이 간편한 흡입 및 토출 밸브들을 제공하는 장치가 바람직하다.
따라서 본 발명의 목적은 저비용으로 제조 가능한 밸브 조립체(valve assembly)를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 압축기의 다른 부품들과의 조립이 용이한 밸브 조립체를 제공함에 있다.
종래 기술의 문제점을 해소하고 상술한 본 발명의 적어도 몇 가지의 목적 및 이점을 달성하기 위하여, 본 발명은 밸브 조립체로 이루어지는데, 상기 밸브 조립체는 하우징(housing)과, 상기 하우징에 배치된 펌프 장치와, 적어도 하나의 개구와 적어도 하나의 플렉싱 플랩(flexing flap)을 가지며 상기 펌프 장치에 인접하게 장착되는 제1 플레이트(first plate)와, 적어도 하나의 개구와 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 가지며 상기 제1 플레이트에 인접하게 장착되는 제2 플레이트(second plate)와, 상기 펌프 장치와 상기 제1 및 제2 플레이트들을 실질적으로 에워싸는 상기 하우징에 장착되는 커버(cover), 및 상기 플레이트들을 통과하는 유체를 방출하기 위한 상기 커버 내 적어도 하나의 출구 포트(outlet port)를 포함하며, 상기 제1 플레이트의 적어도 하나의 개구가 상기 제2 플레이트의 적어도 하나의 플렉싱 플랩에 인접하게 위치되고 상기 제2 플레이트의 적어도 하나의 개구가 상기 제1 플레이트의 적어도 하나의 플렉싱 플랩에 인접하게 위치되는 방식으로 상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트가 정렬된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 하우징과; 상기 하우징에 배치된 펌프 장치와; 적어도 하나의 개구와 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 가지며 상기 펌프 장치에 인접하게 장착된 제1 플레이트와; 적어도 하나의 개구와 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 가지며 상기 제1 플레이트에 인접하게 장착된 제2 플레이트와; 상기 펌프 장치와 상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 실질적으로 에워싸는 상기 하우징에 장착된 커버와; 상기 플레이트들을 통과하게 되는 유체를 도입하기 위한 상기 커버 내 적어도 하나의 입구 포트(inlet port)와; 상기 플레이트들을 통과한 유체를 방출하기 위한 상기 커버 내 적어도 하나의 출구 포트와; 상기 제2 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩은 상기 제1 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 개구를 덮도록 배치되어 있고, 상기 제1 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩이 상기 제2 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 개구로부터 유체가 흐를 수 있도록 편향될 때 정의되는 제1 유체 경로로서, 상기 입구 포트를 통과한 유체가 상기 제2 플레이트의 상기 적어도 하나의 개구를 통과하여 상기 제1 플레이트의 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 지나서 상기 하우징 안으로 흘러들어가도록 하는 제1 유체 경로(first fluid pathway); 및 상기 제1 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩은 상기 제2 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 개구를 덮도록 배치되어 있고 상기 제2 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩이 상기 제1 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 개구로부터 멀리 편향될 때에 정의되는 제2 유체 경로로서, 상기 하우징으로부터 흘러나온 유체가 상기 제1 플레이트의 상기 적어도 하나의 개구를 통과하여 상기 제2 플레이트의 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 지나서 상기 출구 포트로 흘러나가도록 하는 제2 유체 경로(second fluid pathway)를 포함하는 밸브 조립체로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 본 발명은 스와시 플레이트 챔버(swash plate chamber)를 적어도 부분적으로 감싸는 스와시 플레이트 하우징과; 적어도 하나의 통로(passageway)와 적어도 하나의 피스톤 채널(piston channel)을 가지며, 상기 스와시 플레이트 하우징에 장착된 실린더 블록(cylinder block)과; 상기 스와시 플레이트 하우징과 실린더 블록에 설치된 펌프 장치와; 적어도 하나의 개구와 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 가지며 상기 실린더 블록에 인접하게 장착된 제1 플레이트와; 적어도 하나의 개구와 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 가지며 상기 제1 플레이트에 인접하게 장착된 제2 플레이트와; 상기 펌프 장치와 상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 실질적으로 에워싸는 상기 하우징에 장착되는 커버와; 상기 플레이트들을 통과하게 되는 유체를 도입하기 위한 상기 스와시 플레이트 하우징 내 적어도 하나의 입구 포트와; 상기 플레이트들을 통과한 유체를 방출하기 위한 상기 커버 내 적어도 하나의 출구 포트와; 상기 제2 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩은 상기 제1 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 개구를 덮도록 배치되어 있고, 상기 제1 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩이 상기 제2 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 개구로부터 유체가 흐를 수 있도록 편향될 때 정의되는 제1 유체 경로로서, 상기 입구 포트를 통과한 유체가 상기 스와시 플레이트 챔버 안으로 흘러들어가서 상기 통로를 통과하여 상기 커버로 흘러 들어가서, 상기 제2 플레이트 내 상기 적어도 하나의 개구를 통과하여 상기 제1 플레이트 내 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 지나서 상기 피스톤 채널 안으로 흘러들어가도록 하는 제1 유체 경로; 및 상기 제1 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩은 상기 제2 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 개구를 덮도록 배치되어 있고, 상기 제2 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩이 상기 제1 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 개구로부터 유체가 흐를 수 있도록 편향될 때 정의되는 경로로서, 상기 피스톤 채널로부터 흘러나온 유체가 상기 제1 플레이트 내 상기 적어도 하나의 개구를 통과하여 상기 제2 플레이트 내 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 지나서 상기 출구 포트로 흘러나가도록 하는 제2 유체 경로를 포함하는 밸브 조립체로 이루어진다.
도 1은 본 발명에 따른 피스톤 압축기(10)의 일실시예의 기본 구성을 나타낸다.
명세서에서 사용되는, 용어들 "최상부(top)", "최하부(bottom)", "위쪽에(above)", "아래에(below)", "위(up)", "아래(down)", "상부(upper)", "하부(lower)", "전방(front)" 및 "후방(rear)"과 같은 용어는 도면에서 도시된 방향과 관련된 물체에 관한 것이지만, 본 발명의 목적을 달성하는데 필요한 것은 아니다.
일반적으로, 상기 압축기(10)는 제1 및 제2 부분(portion)들(20, 26)을 갖는 하우징(19), 커버 또는 압축기 헤드(18), 후방 장착 커버(rear mounting cover)(14), 및 전방 장착 플랜지(front mounting flange)(16)를 포함한다. 사용 시에는, 상기 압축기(10)는 초과 적재된 트럭과 같이, 차량에 설치되고 차량의 압력 시스템을 위한 압축 공기를 발생시키며, 예를 들어 브레이크 시스템과 같은 다양한 부속품들에 압축 공기를 공급하는 탱크(미도시)를 일반적으로 포함한다.
이러한 압축 공기의 생성은 공기 공급에 의해 시작되는데, 공기시스템 내 공기압의 감소에 응하거나 기준 압력 이하에서 터보과급기(turbocharger)(미도시)로부터 전달되거나 전달되지 않을 수 있다.
도 2 및 3을 참조하면, 상기 하우징(19)의 제2 부분은 그 안에서 스와시 플레이트 챔버(22)를 한정하는 스와시 플레이트 하우징(20)을 포함하며, 상기 스와시 플레이트 하우징 안에 스와시 플레이트(24)가 배치된다. 상기 하우징(19)의 제1 부 분은 다수개의 피스톤 채널(32)을 갖는 실린더 블록(26)을 포함한다. 다수개의 피스톤(30)은 상기 스와시 플레이트(24)에 연결되고 상기 피스톤 채널(32)에 배치된다. 상기 피스톤(30)은 흡입 및 압축 행정을 제공하기 위해서 채널(32) 안에서 왕복운동가능하게 배치될 수 있다. 피스톤(30) 위쪽의 채널들(32)의 공간(34)은 이하에서 좀 더 기술되는 바와 같이, 상기 커버(18)의 입구 채널(100)과 출구 채널(102)을 통해 공기시스템과 유체 소통된다. 따라서, 상기 공간(34)의 공기압은 상기 공기시스템의 공기압과 일치하며, 이하에서 좀더 설명되는 바와 같이 상기 압축기(10)의 압력 평형 상태를 보장한다.
상기 스와시 플레이트(24) 및 실린더 블록(26)은 각각 그 중심에 홀(hole)을 가지고 있으며, 집합적으로 구동샤프트(drive shaft)(40)가 배치되는 채널을 형성한다. 완전한 스와시 플레이트(24)는 상기 샤프트(40)에 대하여 피봇연결된다. 스와시 플레이트(24)의 피봇 변위를 피스톤들(30)의 왕복 축 변위로 옮기기 위한 장치는 각각 로드(rod)(52)와 볼 요소(ball element)(54)를 포함하는 다수개의 볼 링크(ball link)들을 포함한다. 어떤 실시예에 있어서, 상기 스와시 플레이트(24)의 외주부를 따라 서로 등간격으로 각을 이루어 이격되어 있고 그들로부터 방사상으로 연장되는, 로드들(52)은 일 단부에 나사(thread)(56)를 가지며 대향 단부에 너트(58)를 갖는 볼트들이다. 상기 볼 요소(54)는 피스톤 로드(60)와 슬라이드 가능하게 계합하는 구형 외면을 가지며, 상기 피스톤 로드(60) 및 볼 요소(54)가 서로에 대해 각을 이루어 배치되는 것이 허용되는 동안에 동시 축 변위를 위하여, 상기 피스톤 로드는 회전샤프트(40)에 평행하게 연장된다.
상기 스와시 플레이트(24)가 선회할 때에 상기 피스톤들(30)과 스와시 플레이트(24)를 서로에 대해 옮겨 놓기 위해서, 각 피스톤 로드(60)는 플랜지(62)를 가지며, 그것의 내면은 상기 볼 요소(54)의 외부 말단과 협동한다. 따라서, 상기 스와시 플레이트(24)가 성기 구동샤프트(40)에 대하여 직각 위치로부터 각을 이루어 옮겨지는 경우, 상기 볼 요소(54) 및 플랜지(62)의 협동하는 면들은 서로에 대해 미끄러진다. 이러한 상대적인 이동은 상기 피스톤 로드(60) 및 볼 요소(54)가 함께 축상으로 이동하는 것을 가능하게 하고, 한편 상기 볼 요소(54)는 상기 스와시 플레이트(24)의 각운동에 대응하여 상기 플랜지(62) 안에서 회전한다. 상기 볼 요소(54) 및 플랜지(62)의 협동하는 면들이 환상으로 도시되어 있지만, 어떤 실시예에 서는, 서로에 대해 각을 이루어 옮겨지는 동안에 동시에 움직이는 다른 형상들이 사용될 수 있다.
상기 구동샤프트(40)는 상기 스와시 플레이트(24)와 함께 일체로 형성되기보다는, 상기 스와시 플레이트 안에서 회전 가능하게 배치되기 때문에, 상기 샤프트(40)는 피스톤들(30)이 공회전 상태이고 압축기(10)가 공기를 압축하지 않을 때에도 계속하여 회전한다. 결과적으로, 예를 들어 연료 펌프와 같이 상기 구동샤프트(40)에 연결되는 부속품들은 연속적으로 기능을 수행한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 이러한 배열은 베어링 조립체(46)를 통해 회전 가능한 내부 파트(44)에 연결되는 외부 파트(42)를 갖는 스와시 플레이트(24)를 채용하여 이루어진다. 내부 파트(44)는 핀(48)을 매개로 하여 구동샤프트(40)에 장착되므로, 상기 내부 파트(44)는 상기 구동샤프트(40)를 회전시킨다. 결 과적으로, 상기 구동샤프트(40)가 회전할 때, 상기 스와시 플레이트(24)의 외부 파트(42)가 구동샤프트(40)를 회전시키는 것이 억제될 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 외부 파트(42)가 회전하는 것을 방지하기 위해서, 상기 스와시 플레이트는 상기 하우징(20)의 축상의 홈과 계합하는 방사상으로 연장된 스토퍼(stopper)(59)를 수용한다. 다른 실시예에 있어서, 짐벌 암(gimbal arm)(미도시)은 상기 외부 파트(42)의 회전을 방지하는데 사용될 수 있다.
상기 스와시 플레이트(24) 상에서 작용하며 상기 피스톤(30)들 위쪽 공간의 공기압에 상응한 피스톤 동작력(piston-generated force)이 균등하고 상기 스와시 플레이트(24)에 대하여 액추에이터(70)에 의해 발생된 스러스트와 반대로 향하게 될 때 상기 피스톤(30)들은 압력 평형 상태로 공전한다. 이러한 평형 상태는 상기 스와시 플레이트(24)가 구동샤프트(40)의 축에 대하여 실질적으로 수직한 위치에 있을 때 발생한다. 일단 공기압의 균형이 교란되면, 액추에이터(70)의 스러스트는 상기 스와시 플레이트(24)를 그 수직 위치로부터 각을 이루어 이동시키는 하강 피스톤 동작력(lowered piston-generated force)을 초과한다. 그 결과, 이하에서 좀 더 설명되어 있듯이, 상기 피스톤들(30)은 채널들(32)내에서 왕복하여 움직이기 시작한다. 그러므로, 상기 공기시스템의 공기압이 떨어질 수록, 상기 스와시 플레이트(24)의 각 변위가 커지고, 상기 피스톤들(30)의 행정도 길어진다.
상기 스와시 플레이트(24)는 상기 액추에이터(70)에 의해 발생되는 스러스트에 의해 핀(48) 주위를 선회한다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 액추에이터(70)는 예를 들어 벨리빌 와셔(Belleville washer) 및 캠 칼라(cam collar)(74)와 같은 탄성 요소(72)를 포함한다. 상기 와셔(72)는 상기 캠 칼라(74)에 연결되고, 상기 캠 칼라(74)는 구동샤프트(40)에 대하여 경사진 캠면을 가지며, 연장되는 부분은 상기 스와시 플레이트(24)에 항상 접촉된다. 상기 스와시 플레이트(24)는 항상 상기 피스톤들(30) 위쪽에 존재하는 압력 하에 있으므로, 상기 스와시 플레이트(24)는 평형 상태인 동안 구동샤프트(40)에 수직인 위치로 상기 스와시 플레이트를 유지하기 위해 상기 캠 칼라(74)는 상기 스와시 플레이트(24)를 연속적으로 프리로드(preload)하여야 한다. 하지만, 평형상태에서의 이러한 접촉은 피스톤들(30) 위쪽 압력을 극복하고 상기 스와시 플레이트(24)를 선회시키기에 충분한 스러스트를 발생시키지 않는다. 동작 중에, 상기 와셔(72)들은 공기시스템의 압력 강하에 응하여 또는 기준값 이하에서 확장된다. 그 결과, 상기 캠 칼라(74)는 축상으로 이동되어 상기 스와시 플레이트(24)를 선회시키며, 이러한 이동은 상기 피스톤들(30)의 흡입및 압축 행정들을 일으킨다.
상기 액추에이터(70)가 상기 구동샤프트(40) 상에 회전 가능하게 장착된 것으로 보이지만, 어떤 실시예들에서, 상기 액추에이터(70)는 하우징(20)에 장착될 수 있다. 또한, 어떤 실시예들에 있어서, 예를 들어 벨로우(bellow) 같은, 압축 스프링(78)의 다른 형태와 같은, 탄성 요소의 다른 유형들이 상술한 바와 같이 벨리빌 와션들 대신에 사용된다. 다른 실시예에 있어서, 상기 액추에이터는 서보 피스톤(servo piston)(미도시)을 포함하며, 상기 서보 피스톤은 공기시스템의 압력 기준값을 나타내는 파일럿 신호(pilot signal)에 대응하여 작동되고 일단 압력이 임계값(threshold) 또는 그 이하로 떨어지면 외부 전원(external source)에 의해 발 생된다. 포크(fork)와 같은 기계적 링크에 부착되는 상기 서보 피스톤은 상기 캠 콜라(74)를 변위시켜 상기 스와시 플레이트(24)를 피봇하게 변위시키는 스러스트가 발휘된다.
압축되지 않은 공기를 유입시키고, 압축된 공기가 방출되도록 하기 위해, 상기 압축기(10)에는 적어도 하나의 입구 채널(100)과 적어도 하나의 출구 채널(102)이 구비된다. 또한, 압축된 공기 및 압축되지 않은 공기의 유입과 유출을 조절하고, 그 역류를 방지하기 위해, 상기 압축기(10)에는 각각 복수의 흡입 및 토출 밸브들(110, 112)이 제공된다. 공기가 통로를 따라서 고압 영역에서 저압 영역으로 흘러가는 것을 허용하는 이들 밸브들은 개구에 반하여 배치된 리드 또는 플렉싱 플랩으로부터 형성된 일방향 밸브들이며, 이하에서 자세히 기재되어 있는 바와 같이, 제1 및 제2 밸브 플레이트들(114, 116)의 조합에 의해 형성된다.
도 4 내지 5 에 도시되어 있는 바와 같이, 적어도 하나의 플렉싱 플랩(120)을 갖는 제1 밸브 플레이트(114)는 상기 실린더 블록(26)에 인접하게 장착된다. 그 안에 적어도 하나의 개구(122)를 갖는 제2 밸브 플레이트(116)는 상기 제1 밸브 플레이트(114)에 인접하게 장착된다. 상기 플렉싱 플랩들(120)과 개구들(122)은 상기 플랩들(20)이 상기 개구들(122)을 덮는 방식으로 정렬된다. 따라서, 압축되는 공기가 상기 개구(122)로 흘러 들어갈 때, 상기 공기는 상기 개구(122)로부터 상기 플랩(120)을 멀리 편향시키며, 이로 인해 공기가 상기 실린더 블록(26)의 채널(32) 안으로 흘러 들어가는 것이 가능하게 된다. 그러나, 이러한 공기가 상기 채널들(32)의 내측에서 압축될 때, 상기 입구 채널(100)을 향해 역류할 수 없는데, 상기 제2 밸브 플레이트(116)에 의해 상기 플랩(120)이 폐쇄되고, 따라서 동일 방식으로 밀폐되고 개구(122)에 대하여 압축된 상태로 잔류되기 때문이다.
유사한 방식으로, 상기 제1 밸브 플레이트(114)는 적어도 하나의 개구(124)를 가지며, 한편 상기 제2 밸브 플레이트(116)는 적어도 하나의 플렉싱 플랩(126)을 갖는다. 상기 플렉싱 플랩들(126)과 개구들(124)은 상기 플랩들(126)이 상기 개구들(124)을 커버하도록 정렬된다. 따라서, 상기 채널들(32)내의 공기가 압축되기 시작하면, 상기 공기는 상기 개구들(124) 안으로 흐르고, 상기 개구(124)로부터 상기 플랩들(126)을 멀리 편향시키며, 이에 의해 압축된 공기가 방출 채널(102) 내로 방출되고 출구 포트(106) 바깥으로 차량의 다양한 부분들로 방출된다. 하지만 상기 플렉싱 플랩들(126)은 상기 제1 밸브 플레이트(114)에 의해 다른 방향에서 폐쇄되므로, 이러한 방향으로만 개방될 수 있다.
도 3 및 5를 참조하면, 상기 압축기(10)로부터 아래로 흐르는 압력이 낮아지면, 기류는 상기 출구 밸브들(112)을 통하여 상기 채널들(32)로부터 상기 출구 채널(102)로 향하게 되고, 상기 출구 포트(106) 밖으로 나와 상기 차량의 공기시스템 안으로 향하게 된다(화살표 B로 표시됨). 따라서, 피스톤(30) 상부 공기압이 낮아지고, 이로 인해 상기 스와시 플레이트(24)와 피스톤(30)의 변위가 유발된다. 그 결과, 흡입 행정은 상기 입구 포트(104)를 경유하여 상기 실린던 블록(26)안으로 공기를 끌어들이고, 입구 밸브들(110)을 통과하여, 상기 채널(32) 안으로(화살표 A로 표시됨) 공기를 끌어들이기에 충분한 부압을 발생시킨다.
도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 일부 실시예들에 있어서, 상기 커버(18) 내의 상기 입구 포트(104) 대신에, 상기 하우징(20)은 공기가 상기 스와시 플레이트 챔버(22) 내부로 흐르고 그 안에서 임의의 부분들을 지나서, 통로(132)를 통해 상기 채널들(32)로 흐르는 것이 가능하도록 바람직하게는 입구 포트(130)를 갖는다. 이러한 기술은 첨부된 기술 미국특허출원 제10/422,268호에 개시되었다. 예를 들어 이것은 하우징(20)의 측면에 다양한 포트 캐스트의 특정 형태로 얻어지거나, 하우징(20)의 최하부 근처에 천공된 작은 홀의 연속으로 나타난다. 이러한 경우에 있어서, 상기 제1 밸브 플레이트(114)는 오직 개구(124)만을 갖고, 상기 제2 밸브 플레이트(116)는 오직 플렉싱 플랩(126)만을 가지며, 오직 출구 밸브(112)만이 생성된다.
도 2를 참조하면, 트럭이 가파른 언덕을 올라가는 경우와 같이 특정한 조건하에서의 추가적인 하중으로부터 트럭의 엔진을 일시적으로 해제하면, 솔레노이드(86)는 운전자로부터 요구되는 신호에서 출구 포트(106)를 폐쇄할 수 있다. 그 결과, 피스톤(30) 위쪽 공간(34)의 압력은 급격히 상승하고, 상기 압축기(10)는 단시간 내에 평형 상태에 도달할 수 있다. 상기 솔레노이드(86)의 개방은 압축기(10)가 평상의 동작 모드로 복귀하는 것을 허용한다.
추가적으로, 공기 시스템의 공기압이 기설정된 최상 임계치에 도달한 후 압력 센서(92)에 의해 발생된 신호를 수신하기 위한 중앙 처리 유닛(90)이 차량에 제공된다. 이러한 신호가 처리되면, 상기 솔레노이드(86)는 상기 출구 포트(106)를 폐쇄하도록 동작된다.
게다가, 전형적인 컴퓨터인 중앙 처리 유닛(90)은 차량 엔진의 전체적인 하 중을 나타내는 신호를 처리할 수 있다. 따라서, 만약 신호가 특정 임계치를 넘는 하중을 나타내면, 중앙 처리 유닛(90)은 솔레노이드(86)를 동작시키는 파일럿 신호를 출력하고, 출구 포트(106)를 폐쇄한다. 이러한 경우, 압축기는 상술한 바와 같이 급속하게 평형 상태를 달성하며 공기 압축을 중단한다. 평형 상태에 도달한 후, 피스톤(30)의 반복적인 운동이 저지되고, 피스톤(30)과 실린더 블록(26) 사이의 윤활 필요성이 줄어든다.
본 발명에 대해 상기 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 저비용으로 제조 가능한 밸브 조립체를 제공하며, 또한 압축기의 다른 부품들과의 조립이 용이한 밸브 조립체를 제공한다.

Claims (12)

  1. 하우징;
    상기 하우징에 배치된 펌프 장치;
    적어도 하나의 개구와 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 갖고, 상기 펌프 장치에 인접하게 장착되는 제1 플레이트;
    적어도 하나의 개구와 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 가지며, 상기 제1 플레이트에 인접하게 장착되는 제2 플레이트;
    상기 펌프 장치와 상기 제1 및 제2 플레이트들을 실질적으로 에워싸는 상기 하우징에 장착되는 커버; 및
    상기 플레이트들을 통과하는 유체를 방출하기 위한 상기 커버 내 적어도 하나의 출구 포트를 포함하며,
    상기 제1 플레이트의 적어도 하나의 개구가 상기 제2 플레이트의 적어도 하나의 플렉싱 플랩에 인접하게 위치되고, 상기 제2 플레이트의 적어도 하나의 개구가 상기 제1 플레이트의 적어도 하나의 플렉싱 플랩에 인접하게 위치되는 방식으로 상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트가 정렬되는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 플레이트들을 통과하게 되는 유체를 도입하기 위해서 상기 커버에 적어도 하나의 입구 포트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 플레이들을 통과하게 되는 유체를 도입하기 위해서 상기 하우징에 적어도 하나의 입구 포트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 제1 플레이트의 상기 적어도 하나의 개구는 상기 제1 플레이트의 내주면을 따라 위치되는 복수의 개구를 포함하며;
    상기 제2 플레이트의 적어도 하나의 개구는 상기 제2 플레이트의 외주면을 따라 위치되는 복수의 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 제1 플레이트의 상기 적어도 하나의 개구는 상기 제1 플레이트의 외주면을 따라 위치되는 복수의 개구를 포함하며;
    상기 제2 플레이트의 적어도 하나의 개구는 상기 제2 플레이트의 내주면을 따라 위치되는 복수의 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 펌프 장치는 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 압축기는 공기 압축기인 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 하우징은 제1 부분과 제2 부분을 포함하되,
    제1 부분은 적어도 하나의 피스톤 채널을 갖는 실린더 블록을 포함하고,
    제2 부분은 스와시 플레이트 하우징을 포함하며,
    상기 펌프 장치는 상기 스와시 플레이트 하우징에 설치되는 스와시 플레이트 및 상기 스와시 플레이트에 연결되고 적어도 하나의 피스톤 채널에 슬라이드 가능하게 설치되는 적어도 하나의 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 실린더 블록과 상기 스와시 플레이트 하우징에 설치되는 구동샤프트를 더 포함하며, 상기 스와시 플레이트는 상기 축 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 스와시 플레이트에 힘을 인가하기 위해 상기 구동샤프트 상에 장착되는 액추에이터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
  11. 하우징;
    상기 하우징에 배치된 펌프 장치;
    적어도 하나의 개구와 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 가지며, 상기 펌프 장치에 인접하게 장착된 제1 플레이트;
    적어도 하나의 개구와 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 가지며, 상기 제1 플레이트에 인접하게 장착된 제2 플레이트;
    상기 펌프 장치와 상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 실질적으로 에워싸는 상기 하우징에 장착된 커버;
    상기 플레이트들을 통과하게 되는 유체를 도입하기 위한 상기 커버 내 적어도 하나의 입구 포트;
    상기 플레이트들을 통과한 유체를 방출하기 위한 상기 커버 내 적어도 하나의 출구 포트;
    상기 제2 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩은 상기 제1 플레이트에 구비된 적어도 하나의 개구를 덮도록 배치되어 있고, 상기 제1 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩이 상기 제2 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 개구로부터 유체가 흐를 수 있도록 편향될 때 정의되는 제1 유체 경로로서, 상기 입구 포트를 통과한 유체가 상기 제2 플레이트의 상기 적어도 하나의 개구를 통과하여 상기 제1 플레이트의 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 지나서 상기 하우징 안으로 흘러들어 가도록 하는 제1 유체 경로; 및
    상기 제1 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩이 상기 제2 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 개구를 덮도록 배치되어 있고, 상기 제2 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩이 상기 제1 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 개구로부터 유체가 흐를 수 있도록 편향될 때 정의되는 제2 유체 경로로서, 상기 하우징으로부터 흘러나온 유체가 상기 제1 플레이트의 상기 적어도 하나의 개구를 통과하여 상기 제2 플레이트의 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 지나서 상기 출구 포트로 흘러나가도록 하는 제2 유체 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
  12. 스와시 플레이트 챔버를 적어도 부분적으로 감싸는 스와시 플레이트 하우징;
    적어도 하나의 통로와 적어도 하나의 피스톤 채널을 가지며, 상기 스와시 플레이트 하우징에 장착된 실린더 블록;
    상기 스와시 플레이트 하우징과 실린더 블록에 설치된 펌프 장치;
    적어도 하나의 개구와 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 가지며, 상기 실린더 블록에 인접하게 장착된 제1 플레이트;
    적어도 하나의 개구와 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 가지며, 상기 제1 플레이트에 인접하게 장착된 제2 플레이트;
    상기 펌프 장치와 상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 실질적으로 에워싸는 상기 하우징에 장착된 커버;
    상기 플레이트들을 통과하게 되는 유체를 도입하기 위한 상기 스와시 플레이트 하우징 내 적어도 하나의 입구 포트;
    상기 플레이트들을 통과한 유체를 방출하기 위한 상기 커버 내 적어도 하나의 출구 포트;
    상기 제2 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩이 상기 제1 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 개구를 덮도록 배치되어 있고, 상기 제1 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩이 상기 제2 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 개구로부터 유체가 흐를 수 있도록 편향될 때 정의되는 제1 유체 경로로서, 상기 입구 포트를 통과한 유체가 상기 스와시 플레이트 챔버 안으로 흘러들어가서 상기 통로를 통과하여 상기 커버로 흘러들어가서, 상기 제2 플레이트 내 상기 적어도 하나의 개구를 통과하여 상기 제1 플레이트 내 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 지나서 상기 피스톤 채널 안으로 흘러들어가도록 하는 제1 유체 경로; 및
    상기 제1 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩이 상기 제2 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 개구를 덮도록 배치되어 있고, 상기 제2 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩이 상기 제1 플레이트에 구비된 상기 적어도 하나의 개구로부터 유체가 흐를 수 있도록 편향될 때 정의되는 제2 유체 경로로서, 상기 피스톤 채널로부터 흘러나온 유체가 상기 제1 플레이트 내 상기 적어도 하나의 개구를 통과하여 상기 제2 플레이트 내 상기 적어도 하나의 플렉싱 플랩을 지나서 상기 출구 포트로 흘러나가도록 하는 제2 유체 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
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