KR101695045B1 - 유체 펌핑 기구용 요동 조립체 - Google Patents

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그라코 미네소타 인크.
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Abstract

유체 분배 장치는 하우징 본체, 왕복운동 피스톤 유체 펌프, 1차 구동 요소, 요동 조립체 및 스프레이 팁을 포함한다. 왕복운동 피스톤 유체 펌프는 하우징 본체 내부의 제 1 펌핑 챔버 내에 배치되는 피스톤을 갖는다. 1차 구동 요소는 하우징 본체에 커플링되어 회전 입력을 제공한다. 요동 조립체는 회전 입력을 피스톤에 대한 왕복운동 입력으로 전환하도록 왕복운동 피스톤 유체 펌프에 1차 구동 요소를 연결한다. 스프레이 팁은 펌핑 챔버의 출구에 연결된다.

Description

유체 펌핑 기구용 요동 조립체{WOBBLE ASSEMBLY FOR FLUID PUMPING MECHANISM}
본 발명은 유체 분배 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 페인트 스프레이용 펌핑 기구에 관한 것이다.
분무기는 건축 구조물, 가구 및 기타 유사물과 같은 표면의 페인팅용으로 주지되어 있으며 대중적이다. 무공기 페인트 분무기(airless paint sprayers)가 액체 페인트를 미세하게 분무할 수 있는 그 능력으로 인해 일반적인 분무기 시스템 사이에서 최고 품질의 마무리를 제공한다. 특히, 무공기 페인트 분무기는 3000psi[제곱 인치당 파운드](~20.7MPa) 이상으로 액체 페인트를 가압하고, 소형의 성형된 오리피스를 통하여 페인트를 배출한다. 그러나 통상의 무공기 분무기 시스템은 이러한 큰 압력을 발생시키기 위해 전기 모터, 가솔린 모터 또는 공기 압축기와 같은 대형 고정식 동력 유닛, 및 대형 고정식 펌핑 유닛을 필요로 한다. 동력 유닛은 5갤런(~18.9 리터) 버킷(bucket)과 같은 고정식 페인트 공급원 및 스프레이 건(spray gun)에 연결된다. 이들 스탠드 유닛(stand units)은, 일반적으로 알려진 바와 같이, 중하중 구조(heavy duty construction), 다수의 구성요소 및 제조 비용으로 인해 값이 비싸지만, 고품질 마무리를 필요로 하는 넓은 영역을 페인팅하는데 적절하다.
또한, 고정식 스탠드 유닛 시스템을 설치하는 것이 바람직지 않거나 가능하지 않은 보다 작은 면적을 페인팅하는 것이 요구될 수 있을 것이다. 예를 들면, 스탠드 유닛을 이용하여 본래 페인팅된 영역과 일치하는 마무리를 갖는 수정 및 손질 영역(touch-up and trim areas)에 제공하는 것이 요구될 수 있을 것이다. 이러한 상황을 다루기 위해 다양한 유형의 휴대용 분무기 시스템 및 유닛들이 개발되어 왔다. 예를 들면, 버즈 건 또는 컵 건(buzz guns or cup guns)은, 일반적으로 알려진 바와 같이, 전원 콘센트(power outlet)에 연결함으로써 전기적으로 동력 공급되는 소형의 휴대용 장치를 포함한다. 예를 들면, 일부 휴대용 유닛은 Williams의 U.S.특허 제2,488,789호 및 Drewes, Jr.의 U.S.특허 제2,629,539호에 각각 기재된 바와 같이, 크랭크 및 로드 조립체 또는 베벨 기어 조립체를 사용하여 작동되는 피스톤 펌프를 사용한다. 그러나 이들 펌핑 기구는 다수의 복잡한 부품들을 가지며, 이 부품들은 편리함을 넘어 휴대용 유닛을 제조하는 비용 및 크기를 증가시켜 제조를 어렵게 한다.
그러므로, 그중에서도 특히 무공기 분무기를 제조하는 비용을 감소시키는 펌핑 기구에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 하우징 본체, 왕복운동 피스톤 유체 펌프, 1차 구동 요소, 및 요동 조립체(wobble assembly) 및 스프레이 팁(spray tip)을 포함하는 유체 분배 장치에 관한 것이다. 상기 왕복운동 피스톤 유체 펌프는 상기 하우징 본체 내부의 펌핑 챔버 내에 배치되는 피스톤을 갖는다. 상기 1차 구동 요소는 상기 하우징 본체에 커플링되어 회전 입력을 제공한다. 상기 요동 조립체는 상기 회전 입력을 상기 피스톤에 대한 왕복운동 입력으로 전환하도록 상기 왕복운동 피스톤 유체 펌프에 상기 구동 요소를 연결한다. 상기 스프레이 팁은 상기 펌핑 챔버의 출구에 연결된다.
도 1은 본 발명의 요동 조립체를 포함하는 무공기 유체 분배 장치의 주요 구성요소의 블록도를 도시한다.
도 2는 도 1의 분배 장치의 휴대용 분무기 실시예의 측면 사시도를 도시한다.
도 3은 하우징, 스프레이 팁 조립체, 유체 컵, 펌핑 기구, 요동 조립체 및 구동 요소를 도시하는 도 2의 휴대용 분무기의 분해도를 도시한다.
도 4는 도 3의 펌핑 기구, 요동 조립체 및 구동 요소의 분해도를 도시한다.
도 5는 도 4의 펌핑 기구 및 구동 요소로 사용된 허브 및 연결봉 조립체를 지지하는 핀을 갖는 요동 조립체의 사시도를 도시한다.
도 6a는 전진된 위치에서의 연결봉을 갖는 도 5의 요동 조립체의 단면도를 도시한다.
도 6b는 수축된 위치에서의 연결봉을 갖는 도 5의 요동 조립체의 단면도를 도시한다.
도 7은 조립된 펌핑 기구, 요동 조립체 및 구동 요소의 단면도를 도시한다.
도 8은 도 3의 스프레이 팁 조립체의 밸브의 측단면도를 도시한다.
도 9는 도 8의 밸브의 바닥 단면도를 도시한다.
도 10a는 본 발명의 요동 조립체가 사용되는 스탠드 유닛 무공기 분무 시스템의 사시도를 도시한다.
도 10b는 본 발명의 요동 조립체가 사용되는 스탠드 유닛 무공기 분무 시스템의 분해도를 도시한다.
도 11은 절두된(truncated) 형상을 갖는 연결봉을 갖는 도 10a 및 도 10b의 시스템에서 사용되는 요동 조립체의 사시도를 도시한다.
도 12는 연결봉 조립체를 지지하는 핀 및 허브 조립체를 갖는 요동 조립체의 단면도를 도시한다.
도 13은 연결봉 조립체 및 맞춤못(dowel)을 지지하는 허브 단부를 갖는 요동 조립체의 단면도를 도시한다.
도 14는 두 세트의 일체형 베어링을 통하여 2개의 피스톤을 구동시키기 위한 연결봉 조립체를 지지하는 허브 및 일체형 샤프트를 갖는 요동 조립체의 단면도를 도시한다.
도 1은 본 발명의 무공기 유체 분배 장치(10)의 블록도를 도시한다. 도시된 실시예에서, 장치(10)는 하우징(12), 스프레이 팁 조립체(14), 유체 용기(16), 펌핑 기구(18), 구동 요소(20) 및 요동 조립체(22)를 포함한다. 분무기(10)는 무공기 분배 시스템을 포함하며, 이 시스템 내에서 펌핑 기구(18)는 용기(16)로부터 유체를 흡인(draw)하고, 구동 요소(20)로부터의 동력(power)을 이용하여 스프레이 팁 조립체(14)를 통해 분무용 유체를 가압한다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 스프레이 팁 조립체(14), 유체 용기(16), 펌핑 기구(18), 구동 요소(20) 및 요동 조립체(22)는 고정식 또는 휴대용 분무 시스템에 함께 패키지화된다. 예를 들어, 유체 용기(16)는 하우징(12)으로부터 분리되며 스프레이 팁 조립체(14), 펌핑 기구(18) 및 구동 요소(20)에 호스를 통하여 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 스프레이 팁 조립체(14)는 하우징(12)으로부터 분리되며 유체 용기(16), 펌핑 기구(18) 및 구동 요소(20)에 호스를 통하여 연결되어, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같은 스탠드 유닛 시스템을 형성할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일체화된 휴대용 스프레이 건 장치를 구성하도록, 스프레이 팁 조립체(14), 유체 용기(16), 펌핑 기구(18), 구동 요소(20) 및 요동 조립체(22)는 하우징(12)에 직접적으로 장착될 수도 있다. 개시된 실시예에서, 펌핑 기구(18)는 왕복운동 피스톤 펌프를 포함하며, 구동 요소(20)는 본 발명의 요동 조립체(22)를 통하여 펌핑 기구(18)를 구동시키는 전기 모터를 포함한다.
도 2는 하우징(12), 스프레이 팁 조립체(14) 및 유체 용기(16)를 갖는 스프레이 건(10)의 측면 사시도를 도시한다. 펌핑 기구(18), 구동 요소(20) 및 요동 조립체(22)(도 1)는 하우징(12)에 배치된다. 스프레이 건(10)은 또한 압력 경감 밸브(23), 트리거(24) 및 배터리(26)를 포함한다. 스프레이 팁 조립체(14)는 가드(28), 스프레이 팁(30) 및 연결기(32)를 포함한다. 하우징(12)은 일체형 핸들(34), 용기 덮개(36) 및 배터리 포트(38)를 포함한다.
유체 용기(16)에는 스프레이 건(10)으로부터 분무될 유체가 제공한다. 예를 들면, 유체 용기(16)는 덮개(36)와의 커플링을 통하여 스프레이 팁 조립체(14)에 공급되는 광택제(varnish) 또는 페인트로 채워진다. 배터리(26)는 배터리 포트(38)에 끼워져 하우징(12) 내의 구동 요소(20)를 구동시키도록 전력을 제공한다. 트리거(24)는 트리거(24)의 작동시 펌핑 기구(18)에 전력 입력이 제공되도록, 구동 요소(20) 및 배터리(26)에 전기적으로 연결된다. 트리거(24)는 권총식 손잡이를 포함하는 핸들(34)에 배치된다. 펌핑 기구(18)는 용기(16)로부터 유체를 흡인하며, 스프레이 팁 조립체(14)에 가압 유체를 제공한다. 연결기(32)는 하우징(12)의 출구 포트에서 스프레이 팁 조립체(14)를 펌프(18)에 커플링시킨다. 팁 가드(28)는 연결기(32)에 연결되어, 물체가 스프레이 팁(30)으로부터의 고속 유체 배출체와 접촉하지 않도록 방지한다. 스프레이 팁(30)은 연결기(32) 및 팁 가드(28) 내의 보어를 통하여 삽입되며, 요동 조립체(22)를 통하여 구동 요소에 의해 동력이 전달되는 펌핑 기구(18)로부터의 가압 유체를 수용하는 스프레이 오리피스를 포함한다. 스프레이 팁 조립체(14)는 고품질 마무리를 얻도록 고도로 분무화된 유체 유동을 제공한다. 압력 경감 밸브(23)는 펌핑 기구(18)에 연결되어 이 기구를 대기압으로 개방시킨다.
도 3은 하우징(12), 스프레이 팁 조립체(14), 유체 용기(16), 펌핑 기구(18), 구동 요소(20) 및 요동 조립체(22)를 갖는 스프레이 건(10)의 분해도를 도시한다. 스프레이 건(10)은 또한 압력 경감 밸브(23), 트리거(24), 배터리(26), 클립(40), 스위치(42) 및 회로 보드(44)를 포함한다. 스프레이 팁 조립체(14)는 가드(28), 스프레이 팁(30), 연결기(32) 및 배럴(46)을 포함한다. 펌핑 기구(18)는 흡입 튜브(48), 반환 라인(50) 및 밸브(52)를 포함한다. 구동 요소(20)는 요동 조립체(22)에 연결되는 기어링 조립체(56) 및 모터(54)를 포함한다. 하우징(12)은 일체형 핸들(34), 용기 덮개(36) 및 배터리 포트(38)를 포함한다.
펌핑 기구(18), 구동 요소(20), 요동 조립체(22), 기어링(56) 및 밸브(52)는 하우징(12) 내에 장착되며 여러가지 브래킷에 의해 지지된다. 예를 들어, 기어링(56) 및 요동 조립체(22)는 브래킷(60)을 포함하며, 이 브래킷은 체결구(64)를 사용하여 펌핑 기구(18)의 브래킷(62)에 연결된다. 밸브(52)는 브래킷(62) 안으로 나사고정되며, 스프레이 팁(30)의 연결기(32)는 밸브(52) 상에 나사고정된다. 스프레이 팁(30), 밸브(52), 펌핑 기구(18) 및 구동 요소(54)는 리브(66)에 의해 하우징(12) 내에서 지지된다. 스프레이 건(10)의 다른 실시예에서, 하우징(12)은 도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 브래킷(60)을 사용하지 않고, 요동 조립체(22) 및 기어링(56)을 직접적으로 지지하기 위한 리브 또는 다른 특징부를 포함한다. 트리거(24)가 하우징(12) 상에 인체공학적으로 위치되도록, 핸들(34) 위에 스위치(42)가 위치되고 핸들(34) 아래에 회로 보드(44)가 위치된다. 스위치(42)는 구동 요소(20)와 연결하기 위한 단자를 포함하며, 배터리(26)는 하우징(12)의 포트(38)에 의해 지지되어서 회로 보드(44)와 연결된다. 예시적인 실시예에서, 회로 보드(44)는 구동 요소(20)에 공급되는 전압을 제어하도록 프로그램되어 펌핑 기구(18)로부터의 유동을 변화시킨다. 배터리(26)는 리튬 배터리, 니켈 배터리, 리튬-이온 배터리 또는 임의의 다른 적합한 재충전 가능한 배터리를 포함할 수 있다. 유체 용기(16)는 하우징(12)의 덮개(36) 안으로 나사고정된다. 흡입 튜브(48) 및 반환 라인(50)은 펌핑 기구(18)로부터 유체 용기(16)로 연장된다. 클립(40)으로 인해 가령 저장 선반 또는 작업자의 벨트 상에 건(10)이 편리하게 수용될 수 있다.
건(10)을 작동시키기 위해, 유체 용기(16)는 스프레이 팁(30)으로부터 분무될 액체로 채워진다. 트리거(24)는 작업자에 의해 작동되어 구동 요소(20)를 작동시킨다. 구동 요소(20)는 배터리(26)로부터 전력을 얻어서 기어링(56)에 연결된 샤프트를 회전시킨다. 기어링(56)은 요동 조립체(22)가 펌핑 기구(18)에 작동 동작(actuation motion)을 제공하게 한다. 특히, 요동 조립체(22)는 구동 요소(20)의 회전 동력을 펌핑 기구(18)에 대한 왕복운동 동력으로 전환시킨다.
펌핑 기구(18)는 흡입 튜브(48)를 이용하여 용기(16)로부터 액체를 흡인한다. 펌핑 기구(18)에 의해 처리될 수 없는 여분의 유체는 프라이밍 밸브(23) 및 반환 라인(50)을 통하여 용기(16)로 반환된다. 펌핑 기구(18)로부터의 가압 액체는 밸브(52)로 제공된다. 임계 압력 레벨에 도달되면, 밸브(52)는 스프레이 팁(30)의 배럴(46) 안으로 가압 액체를 허용하도록 개방된다. 배럴(46)은 액체가 스프레이 팁(30)과 건(10)을 떠날 때 가압 액체를 분무하는 스프레이 오리피스를 포함한다. 배럴(46)은 팁 가드(28)로부터 제거될 수 있는 제거 가능한 스프레이 팁 또는 팁 가드(28) 내에서 회전하는 역전 가능한 스프레이 팁을 포함할 수 있다.
도 4는 도 3의 펌핑 기구(18), 구동 요소(20) 및 요동 조립체(22)의 분해도를 도시한다. 펌핑 기구(18)는 브래킷(62), 체결구(64), 입구 밸브 조립체(68), 출구 밸브 조립체(70), 제 1 피스톤(72) 및 제 2 피스톤(74)을 포함한다. 구동 요소(20)는 구동 샤프트(76), 제 1 기어(78), 제 1 부싱(80), 제 2 기어(82), 샤프트(84), 제 2 부싱(86), 제 3 부싱(88), 제 3 기어(90), 제 4 부싱(92) 및 제 4 기어(94)를 포함한다. 요동 조립체(22)는 연결봉(96), 베어링 조립체(98), 핀(100), 허브(101) 및 슬리브(102)를 포함한다. 제 1 피스톤(72)은 제 1 피스톤 슬리브(104) 및 제 1 피스톤 시일(106)을 포함한다. 제 2 피스톤(74)은 제 2 피스톤 슬리브(108) 및 제 2 피스톤 시일(110)을 포함한다. 입구 밸브(68)는 제 1 밸브 카트리지(112), 시일(114), 시일(116), 제 1 밸브 스템(118) 및 제 1 스프링(120)을 포함한다. 출구 밸브(70)는 제 2 밸브 카트리지(122), 시트(124), 제 2 밸브 스템(126) 및 제 2 스프링(128)을 포함한다.
구동 샤프트(76)는, 구동 요소(20)가 작동될 때 기어(78)가 회전하도록, 부싱(80) 안으로 삽입된다. 본 발명의 여러가지 실시예에서, 부싱(80) 및 기어(78)는 하나의 구성요소로서 일체로 형성된다. 부싱(86, 88)은 브래킷(60) 내의 수용 보어 안으로 삽입되며, 샤프트(84)는 부싱(86, 88) 안으로 삽입된다. 기어(82)는 샤프트(84)의 제 1 단부에 연결되어 기어(78)와 맞물리고, 기어(90)는 샤프트(84)의 제 2 단부와 연결되어 기어(94)와 맞물린다. 본 발명의 여러가지 실시예에서, 기어(82), 샤프트(84), 기어(90) 및 부싱(92)은 하나의 구성요소로서 일체로 형성된다. 슬리브(102)는 브래킷(62) 내의 수용 보어 안으로 삽입되며, 핀(100)은 슬리브(102) 안으로 삽입되어 요동 조립체(22)를 지지한다. 요동 조립체(22)는 구동 요소(20)와 펌핑 기구(18) 사이의 동력 전달을 완성하도록 몇가지 용이하게 제조되고 조립된 구성요소를 사용한다.
베어링 조립체(98)는 연결봉(96)에 핀(100)을 연결한다. 연결봉(96)은 제 1 피스톤(72)과 결합한다. 제 1 피스톤(72) 및 제 2 피스톤(74)은 각각 슬리브(102, 108) 안으로 삽입되며, 이들 슬리브는 펌핑 챔버에서 브래킷(62) 내에 장착된다. 밸브 시일(106) 및 슬리브(108)는 펌핑 챔버를 밀봉한다. 체결구(64)는 부싱(130) 및 브래킷(62) 내의 보어를 통하여 삽입되며 브래킷(60) 안에 나사고정된다. 제 1 밸브 카트리지(112)는 브래킷(62) 내의 수용 보어 안으로 삽입된다. 제 1 스프링(120)은 카트리지(112)에 대해 밸브 스템(128)을 바이어스시킨다. 유사하게, 제 2 스프링(128)이 브래킷(62)에 대해 밸브 스템(126)을 바이어스시키도록, 제 2 밸브 카트리지(122)가 브래킷(62) 내의 수용 보어 안으로 삽입된다. 밸브 카트리지(112, 122)가 브래킷(62)으로부터 제거가능하여서, 밸브 스템(118, 126)이 용이하게 교환될 수 있다. 시일(114, 116)은 유체가 밸브(68)로부터 누출되는 것을 방지하며, 시트(124)는 유체가 밸브(70)로부터 누출되는 것을 방지한다. 밸브(23)는 브래킷(62) 내의 수용 보어 안으로 삽입되어, 피스톤(72, 74)으로부터의 유체 유동과 교차한다.
도 5는 도 4의 요동 조립체(22)의 사시도를 도시한다. 요동 조립체(22)는 핀(100)을 포함하며, 이 핀에 허브(101), 베어링 조립체(98), 연결봉(96) 및 기어(94)가 부착된다. 요동 조립체(22)는 구동 요소(20)와 펌핑 기구(18) 사이에 연결부를 제공한다. 피스톤(72)은 볼과 소켓, 또는 플러그와 돌기 장치에 의해 연결봉(96)에 연결된다. 요동 조립체(22)는 구동 요소(20)로부터의 회전식 샤프트 동력을 피스톤(72)을 위한 왕복운동 동작으로 전환시킨다. 도 6a 및 도 6b에 보다 잘 도시된 바와 같이, 기어(94)를 통과한 핀(100)의 회전은 랜드(132)를 통과한 연결봉(96)의 요동을 발생시키며, 랜드는 회전축이 오프셋된 표면을 갖는다. 핀(100) 및 허브(101)는, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 연결봉(96)을 위한 샤프트를 형성하도록 배열된다. 도 12는 핀과 허브 샤프트 조립체의 대안적인 배열을 도시한다. 본 발명의 여러가지 실시예에서, 샤프트는 도 13에 도시된 바와 같이, 허브와 맞춤못 구성으로 이루어질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 샤프트는 도 14에 도시된 바와 같이, 하나의 구성요소로서 일체로 형성된다.
도 6a는 연결봉(96)이 전진된 위치에 있는 도 5의 요동 조립체(22)의 단면도를 도시한다. 도 6b는 연결봉(96)이 수축된 위치에 있는 도 5의 요동 조립체(22)의 단면도를 도시한다. 요동 조립체(22)는 기어(94), 연결봉(96), 베어링 조립체(98), 핀(100), 허브(101), 슬리브(102) 및 부싱(134)을 포함한다. 허브(101)는 랜드(132), 부싱 시트(135), 요동 시트(136) 및 기어 시트(137)를 포함한다. 함께 설명되는 도 6a 및 도 6b는 회전 운동을 받을 때, 랜드(132)에 의해 발생되는 왕복운동 동작을 도시한다. 핀(100)은 제 1 단부에서 슬리브(102)에 의해 지지되며, 슬리브는 펌핑 기구(18)의 브래킷(62) 내에서 지지된다. 핀(100)은 제 2 단부에서 브래킷(60) 내에서 지지되는 부싱(134)에 의해 허브(101)를 통하여 지지된다. 슬리브(102) 및 부싱(134)은 핀(100)의 회전을 돕는 베어링을 포함한다. 다른 실시예에서, 롤링 요소 베어링과 같은 다른 유형의 베어링이 사용될 수 있다. 허브(101)는 핀(100) 둘레에 배치되며, 부싱(134)을 위한 부싱 시트(135), 기어(94)를 위한 기어 시트(137) 및 랜드(132)를 포함한다. 랜드(132)는 연결봉(96)을 위한 요동 시트(136)를 포함한다. 연결봉(96)은 피스톤(72) 내의 소켓 내에 배치되는 볼(138) 및 요크(139)를 포함한다.
베어링 조립체(98)는 외측 레이스(98A), 내측 레이스(98B) 및 베어링 세트(98C)를 포함한다. 외측 레이스(98A)는 요크(139)의 내부 표면에 인접한다. 내측 레이스(98B)는 요동 시트(136)의 외부 표면에 인접한다. 외측 레이스(98A) 및 내측 레이스(98B)는 반구형 또는 v자형 트로프와 같은 트로프를 포함하며, 이 트로프 내에는 베어링 세트(98C)가 배치된다. 베어링 세트(98C)는 외측 레이스(98A)와 내측 레이스(98C) 사이에서 구르도록 구성된 복수의 볼 베어링을 포함한다. 외측 레이스(98A), 내측 레이스(98B) 및 베어링 세트(98C)는 베어링 조립체(98)가 예비 조립되도록 조립된 유닛을 포함한다. 베어링 조립체(98)는 그 후 요동 시트(136) 주위에 압입될 수 있으며, 요크(139)는 베어링 조립체(98) 주위에 압입될 수 있다. 다른 실시예에서, 베어링은 도 14에 도시된 바와 유사하게, 랜드(132) 및 연결봉(96)에 일체화될 수 있다.
기어(94)는 랜드(132) 및 핀(100)을 회전시키며, 핀(100)은 슬리브(102) 및 부싱(134) 내에서 회전한다. 요동 시트(136)는 축을 중심으로 회전되는 표면을 갖는 원통형 구조를 포함하며, 이 축은 허브(101) 및 핀(100)이 회전하는 축으로부터 각을 이루어 기울어지거나 오프셋된다. 허브(101)가 회전할 때, 랜드(132)의 축은 핀(100)의 축의 궤도를 그리며 돌아 원뿔형 스위프(sweep)를 형성한다. 베어링 조립체(98)는 요동 시트(136)의 축에 대해 횡방향인 평면에 배치된다. 따라서, 베어링 조립체(98)는 핀(100)의 대해 횡방향인 평면에 대하여 파동치거나 요동친다. 연결봉(96)은 베어링 조립체(98)의 외경 단부에 연결되지만, 핀(100)을 중심으로 회전하는 것이 볼(138)에 의해 방지된다. 볼(138)은 회전이 방지되도록, 브래킷(62) 내의 피스톤 시트 내에 배치되는 피스톤(72)에 연결된다. 그러나 볼(138)은 베어링(138)이 요동할 때 축방향으로 이동하게 될 수 있다. 따라서, 요동 시트(136)의 회전 동작은 볼(138)의 선형 동작을 발생시켜서 펌핑 기구(18)를 구동시킨다.
도 7은 구동 요소(20)와 조립된 펌핑 기구(18)의 단면도를 도시한다. 구동 요소(20)는 배터리(26)로부터 전기 입력을 수신하는 DC(직류) 모터와 같이, 구동 샤프트(76)의 회전을 발생시키기 위한 기구 또는 모터를 포함한다. 다른 실시예에서, 구동 요소는 전원 콘센트에 끼움으로써 전기 입력을 수신하는 AC(교류) 모터, 또는 입력으로서 압축 공기를 수용하는 공압 모터를 포함할 수 있다. 제 1 기어(78)는 구동 샤프트(76) 상에 끼워지며, 부싱(80)에 의해 적소에 유지된다. 부싱(80)은 고정 나사 또는 다른 적합한 수단을 이용하여 샤프트(76)에 고정된다.
제 1 기어(78)는 샤프트(84)에 연결되는 제 2 기어(82)와 맞물린다. 샤프트(84)는 부싱(86, 88)에 의해 브래킷(62)에 지지된다. 기어(90)는 샤프트(84)의 감소된 직경부 상에 배치되며 부싱(92)을 이용하여 적소에 고정된다. 부싱(92)은 고정 나사 또는 다른 적합한 수단을 이용하여 샤프트(84)에 고정된다. 기어(90)는 기어(94)와 맞물려 핀(100)을 회전시킨다. 핀(100)은 슬리브(102) 및 부싱(134)에 의해 브래킷(62, 60)에 각각 지지된다. 기어(78, 82, 90, 94)는 구동 요소(20)에 의해 제공되는 입력으로부터의 핀(100)에 대한 입력을 감속하는 기어 감속 수단을 제공한다. 사용된 펌핑 기구의 유형 및 사용된 구동 요소의 유형에 따라, 펌핑 기구(18)의 희망 작동을 발생시키는데 요구되는 바에 따라 다양한 크기의 기어 및 기어 감속기가 제공될 수 있다.
도 6a 및 도 6b에 대해 기재된 바와 같이, 핀(100)의 회전은 연결봉(96)의 볼(138)의 선형 동작을 발생시킨다. 볼(138)은 피스톤(72)의 소켓(140)에 기계적으로 연결된다. 따라서, 연결봉(96)은 전진된 위치와 수축된 위치 모두에서 피스톤(72)을 직접적으로 작동시킨다. 피스톤(72)은 브래킷(62) 내의 피스톤 슬리브(104) 내에서 전진 및 수축된다. 피스톤(72)이 전진된 위치로부터 후퇴될 때, 유체는 밸브(68)로 흡인된다. 밸브(68)는 흡입 튜브(48)가 연결되는 스템(142)을 포함한다. 흡입 튜브(48)는 유체 용기(16)(도 3) 안의 액체 내에 잠긴다. 액체는 입구(146)를 통해 밸브 스템(118) 주위에서 펌핑 챔버(144)로 흡인된다. 밸브 스템(118)은 스프링(120)에 의해 밸브 카트리지(112)에 대해 바이어스된다. 시일(116)은 스템(118)이 폐쇄될 때 스템(118)과 카트리지(112) 사이에서 유체가 통행하는 것을 방지한다. 시일(114)은 브래킷(62)과 카트리지(112) 사이에서 유체가 통행하는 것을 방지한다. 밸브 스템(118)은 피스톤(72)에 의해 발생된 흡입에 의해 카트리지(112)로부터 분리된다. 피스톤(72)이 전진할 때, 펌핑 챔버(144) 내의 유체는 출구(148)를 통해 밸브(70) 쪽으로 압박된다.
챔버(144) 내에서 가압된 유체는 밸브(70)의 밸브 스템(126) 주위에서 압력 챔버(150)로 압박된다. 밸브 스템(126)은 스프링(128)에 의해 브래킷(62)에 대해 바이어스된다. 시트(124)는 스템(126)이 폐쇄될 때, 스템(126)과 브래킷(62) 사이에서 유체가 통행하는 것을 방지한다. 피스톤(72)에 의해 발생된 압력 및 스프링(120)이 밸브(68)를 폐쇄하기 때문에, 밸브 스템(126)은 피스톤(72)이 전진 방향으로 이동할 때 브래킷(62)으로부터 멀어지게 된다. 펌핑 챔버(144)로부터 가압 유체는 카트리지(122)와 브래킷(62) 사이의 공간을 포함하는 압력 챔버(150) 및 펌핑 챔버(152)를 채운다. 가압 유체는 또한 피스톤(74)을 수축된 위치로 강제한다. 카트리지(122)는 압력 챔버(150)의 체적을 감소시키며, 그에 따라 더 적은 유체가 펌핑 기구(18) 내에 저장되고, 이 기구(18)를 통해 지나가는 유체의 속도가 증가되며, 이는 정화(clean up)에 도움을 준다. 펌핑 챔버(144)의 체적 및 피스톤(72)의 변위는 피스톤(74)의 변위 및 펌핑 챔버(152)의 체적보다 더 크다. 따라서, 피스톤(72)의 단일 행정은 가압 유체로 채워진 압력 챔버(150)를 유지시키고 펌핑 챔버(152)를 채우기에 충분한 유체를 제공한다. 추가로, 피스톤(72)은 브래킷(62)의 출구(154)를 통해 가압 유체를 압박하기에 충분히 큰 체적을 갖는다. 단 하나의 더 큰 피스톤으로부터 흡입을 제공하는 것은 2개의 더 작은 피스톤에 의해 흡입을 제공하는 것에 비해 향상된 흡입 성능을 제공한다. 다른 실시예에서, 각각의 피스톤(72, 74)은 압력 챔버(150)를 가압하기 위해 유체 용기(16)로부터 유체를 직접적으로 흡인한다.
피스톤(72)이 추가의 유체를 펌핑 챔버(144)로 흡인하도록 후퇴될 때, 피스톤(74)은 연결봉(96)의 요크(139)의 전방 표면의 상측부에 의해 전방으로 압박된다. 피스톤(74)은 브래킷(62) 내의 피스톤 슬리브(108) 내에 배치되며, 피스톤 시일(110)은 가압 유체가 펌핑 챔버(152)를 빠져나가는 것을 방지한다. 피스톤(74)은 피스톤(72)에 의해 펌핑 챔버(152)로 압박된 유체를 배기하도록 전진한다. 유체는 브래킷(62)의 출구(154)를 통하여 압력 챔버(150) 안으로 다시 압박된다. 그 후, 피스톤(74)은 가압 유체를 다시 펌핑 챔버(152)로 가하는 피스톤(72)의 힘에 의해 펌핑 챔버(152) 내에서 후퇴되므로, 스프링 반환 기구가 불필요하다. 피스톤(72) 및 피스톤(74)은 서로 위상을 달리하여(out of phase) 작동한다. 도시된 특정 실시예에 대해, 피스톤(74)이 그 최대 전진된 위치에 있을 때, 피스톤(72)이 그 최대 수축된 위치에 있도록, 피스톤(74)은 피스톤(74)과 180도 위상을 달리한다. 위상을 달리하여 작동할 때, 피스톤(72, 74)은 압력 챔버(150)로 가압 액체의 연속적인 유동을 제공하도록 동시에(in synch) 작동하면서, 또한 분무기(10) 내의 진동을 감소시킨다. 압력 챔버(150)는 축압기(accumulator)로 작용하여 출구(154)로 일정한 가압 유체 유동을 제공하며, 그에 따라 연속적인 액체 유동이 밸브(52) 및 스프레이 팁 조립체(14)(도 3)에 제공될 수 있다.
도 8은 스프레이 팁 조립체(14) 및 밸브(52)의 측단면도를 도시한다. 도 8과 함께 설명되는 도 9는 스프레이 팁 조립체(14) 및 밸브(52)의 바닥 단면도를 도시한다. 밸브(52)는 실린더(156), 캡(158), 볼 팁(160), 시일(162), 니들(164), 스프링(166), 시일(168), 스프링 댐퍼(170, 172), 시일(174), 시일(176), 멈춤쇠(178), 유체 통로(180) 및 필터(182)를 포함한다. 스프레이 팁 조립체(14)는 가드(28), 연결기(32), 배럴(46)을 포함하는 스프레이 팁(30), 시트(184) 및 스프레이 오리피스(186)를 포함한다.
밸브(52)의 실린더(156)는 펌핑 기구(18)의 브래킷(62) 내의 소켓 안으로 나사고정된다. 시일(168)은 브래킷(62)과 실린더(156) 사이에 유체가 누출되는 것을 방지한다. 스프링 댐퍼(172), 스프링(166) 및 스프링 댐퍼(170)는 니들(164) 주위에 위치되며, 필터(182)는 니들(164) 및 스프링(166) 주위에 위치된다. 멈춤쇠(178)는 실린더(156) 내의 축방향 보어(188) 안으로 삽입된다. 니들(164) 및 필터(182)는 실린더(156) 안으로 삽입되며, 니들(164)은 실린더(156) 내의 축방향 보어(188) 안으로 연장한다. 시일(176)은 실린더(156) 내의 축방향 보어 안으로 유체가 누출되는 것을 방지한다. 필터(182)는 캡(158)을 실린더(156)와 연결함으로써 캡(158)을 향하여 환형 유동 경로로 유체 통로(180)를 연장시킨다. 캡(158)은 실린더(156) 또는 유체 통로(180) 안으로 삽입된다. 시일(174)은 실린더(156)와 캡(158) 사이에서 유체가 누출되는 것을 방지한다. 시일(162)은 캡(158) 안으로 삽입되어 일체화된 니들(164)의 볼 팁(160)을 둘러싼다. 연결기(32)는 실린더(156) 내에 배치된 니들(164) 및 캡(158)과 맞물린 시일(162)을 유지하도록 실린더(156) 상에 나사고정된다.
스프레이 오리피스(186)는 스프레이 팁(30)의 배럴(46) 내의 보어(190) 안으로 삽입되며, 견부(192)와 접한다(abuts). 시트(184)는 보어(190) 안으로 삽입되며, 견부(192)에 대해 오리피스(186)를 유지시킨다. 스프레이 팁(30)은 시트(184)가 니들(164)과 정렬되도록 캡(158) 내의 횡방향 보어(194) 안으로 삽입된다. 볼 팁(160)은 스프링(166)에 의해 시트(184)에 대해 바이어스된다. 시트(184)는 가압 유체 유동이 스프레이 팁(30)에 들어가는 것이 방지되도록, 볼 팁(160)과 맞물리는 구부러진 표면(contoured surface)을 포함한다. 가드(28)는 캡(158) 주위에 위치된다.
트리거(24)의 작동에 의한 것과 같은 펌핑 기구(18)의 작동시, 가압 유체는 출구(154)로 공급된다. 펌핑 기구(18)로부터의 유체는 출구(154)를 통해 밸브(52)로 압박된다. 유체는 유체 통로(180)를 통해 필터(182) 주위에서 이동하여 캡(158)으로 견인된다. 캡(158)에서, 가압 유체는 (도 9에 도시된 바와 같이) 통로(196)의 니들(164)과 캡(158) 사이에서 통행할 수 있으며, 그에 따라 니들(164)의 랜드(198)와 시일(162) 사이에 위치된다. 랜드(198) 및 니들(164)의 다른 전방을 향하는 표면에 대한 유체의 압력은 니들(164)을 실린더(156) 내에서 수축시킨다. 스프링(166)은 댐퍼(170, 172)들 사이에서 압축되며, 이는 펌핑 기구(18)로부의 가압 유체의 파동(pulsation) 중에 스프링(166)이 진동하는 것을 방지한다. 멈춤쇠(178)는 니들(164)이 너무 멀리 이동하는 것을 방지하며, 실린더(156)에 대한 니들(164)의 충격을 감소시킨다. 니들(164)이 수축됨에 따라, 가압 유체는 시일(162)을 통하여 시트(184)의 보어(200)로 지날 수 있다. 보어(200)로부터, 가압 유체가 오리피스(186)에 의해 분무된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기에 참조된 PCT 출원번호 제PCT/US2009/005740호에 도시되고 설명된 바와 같이, 밸브(52)는 시트(184)가 실린더(156)에 일체화된 조립체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 미네소타 미니애폴리스에 소재한 Graco Minnesota Inc.로부터 입수 가능한 Cleanshot™ 차단 밸브와 같은 압력 작동식 차단 밸브가 사용될 수 있다. 이러한 밸브는 Graco Minnesota Inc.에 양도된 Weinberger 등의 U.S.특허 제7,025,087호에 기재된다. 본 발명에서 사용하기 적합한 스프레이 팁은 Graco Minnesota Inc.에게 양도된 Pyle 등의 U.S.특허 제3,955,763호에 기재된 바와 같은 통상의 스프레이 팁 디자인을 포함한다.
도 10a는 본 발명의 요동 조립체가 사용되는 스탠드 유닛 무공기 분사 시스템(202)의 사시도를 도시한다. 시스템(202)은 하우징(204), 스탠드(206), 분무기(208), 펌핑 기구(210), 흡입 튜브(212) 및 스프레이 튜브(214)를 포함한다. 구동 요소(미도시)는 하우징(204) 내에 배치되며, 요동 조립체(미도시)를 통하여 펌핑 기구(210)에 연결된다. 분무기(208)는 스프레이 튜브(214)를 이용하여 펌핑 유닛(210)에 연결될 수 있다. 스탠드(206)는 흡입 튜브(212)가 유체 용기 내에 위치될 수 있도록 유체 용기 위에 위치되도록 구성된다. 따라서, 구동 유닛 및 요동 조립체에 의한 펌핑 기구(210)의 작동에 의해, 용기로부터의 유체는 분무기(208)를 이용하여 분무되도록 가압된다.
도 10b는 도 10a의 스탠드 유닛 무공기 분사 시스템(202)의 분해도를 도시한다. 시스템(202)은 하우징(204), 스탠드(206), 펌핑 기구(210), 흡입 튜브(212), 요동 조립체(215) 및 구동 요소(216)를 포함한다. 하우징(204)은 측면 절반부(204A, 204B) 및 핸들(204C)을 포함한다. 스탠드(206)는 유체 용기 주위에 위치되거나 유체 용기의 상부에 장착하는 베이스(206A), 및 하우징(204)에 연결하기 위한 넥(206B)을 포함한다. 펌핑 기구(210)는 피스톤(217)을 포함하며, 피스톤은 소켓(218), 경감 밸브(219), 출구 스템(220) 및 실린더 블록(222)을 포함한다. 요동 조립체(215)는 핀(224), 요크(226)와 볼(227)을 포함하는 연결봉(225), 및 기어(228)를 포함한다. 구동 요소(216)는 모터(230), 구동 샤프트(232), 부싱(234) 및 구동 블록(236)을 포함한다.
출구 스템(220)은 스프레이 튜브(214)를 통해 분무기(208)에 연결된다(도 10a). 분무기(208)(도 10b)는 도 8 및 도 9에 대해 기재된 바와 유사한 스프레이 노즐 밸브를 포함한다. 도시된 실시예에서 복수의 튜브를 포함하는 흡입 튜브(212)는 실린더 블록(222) 내의 입구 포트에 연결된다. 경감 밸브(219)는 실린더 블록(222)에 연결되며, 출구 스템(220)과 유체 소통한다. 피스톤(217)은 실린더 블록(222) 내의 피스톤 실린더 안으로 삽입되며, 실린더는 입구 포트 및 출구 스템(220)과 유체 소통한다. 요동 조립체(215)는 구동 요소(216)에 피스톤(217)을 연결한다. 연결봉(226)의 볼(227)은 피스톤(217)의 소켓(218)에 연결된다. 연결봉(225)은 구동 블록(236) 안으로 연장하는 핀(224) 둘레에 배치된다. 기어(228)는 핀(224)에 연결되며, 구동 요소(216)에 의해 구동된다. 구동 요소(216)의 모터(230)는 구동 블록(236)에 결합된다. 부싱(234)은 구동 블록(236) 내에서 구동 샤프트(232)를 지지한다. 구동 샤프트(232)는 기어(228)와 맞물리는 기어 톱니를 포함한다. 따라서, 구동 샤프트(232)의 회전은, 도 6a 및 도 6b에 대해 기재된 바와 유사하게, 피스톤(217)의 왕복운동 동작을 유도한다.
도 11은 도 10a 및 도 10b의 시스템에서 사용된 요동 조립체(215)의 사시도를 도시한다. 요동 조립체(215)는 요크(226) 및 볼(227)을 포함하는 연결봉(225)을 포함한다. 요동 조립체(215)는 또한 피스톤(217), 핀(224), 기어(228) 및 구동 블록(236)을 포함한다. 핀(224)은 구동 블록(236)으로부터 연장한다. 랜드를 갖는 허브가 도 6a 및 도 6b와 유사한 핀(224) 상에 배치된다. 마찬가지로, 요크(226)가 조립되는 베어링 조립체가 랜드 상에 배치된다. 구동 샤프트(232)(도 10b)는 구동 하우징(236)의 구멍(238)을 통하여 연장하여 기어(228)와 맞물린다. 전술된 바와 같이, 핀(224)의 회전이 요크(226)를 요동시켜서 피스톤(217)이 왕복운동된다.
도 11의 실시예에서, 요크(226)는 볼(226)이 위치되는 곳에서 절두된다. 특히, 요크(226)는 편평한 전방 표면(240) 및 편평한 후방 표면(미도시)을 갖는 원형 본체를 포함한다. 요크(226)는 또한 아치형 외부 표면(242) 및 아치형 내부 표면(미도시)을 갖는다. 아치형 외부 표면(242)의 일부는 표면(244)을 형성하도록 절두되거나 편평해진다. 표면(244)은 요크(226)가 시스템(202)(도 10b) 내의 더 작은 영역에 조립될 수 있도록 연결봉(225)의 높이를 감소시킨다. 예를 들면, 전방 표면(240)의 바닥 부분의 높이가 감소된다. 추가로, 표면(244)은 피스톤(217)의 중심을 평형 위치로 이동시킨다. 특히, 볼(227)의 팁은 전방 표면(240)의 외부 둘레가 완벽하게 둥근 경우, 절두부(truncation)가 없는 위치로 이동된다. 이는, 도 7에 도시된 바와 유사하게, 피스톤을 전진시키는 볼(227) 외에, 피스톤을 전진시키는데 전방 표면(240)의 상부가 사용될 때, 요크(226)의 왕복 운동의 균형을 돕는다.
도 12 내지 도 14는 도 10a 및 도 10b의 시스템(202)에서 사용하기 적합한 요동 조립체의 다른 실시예들을 도시하며, 이때 동일한 특징부 및 구성요소들은 동일한 참조 부호를 갖는다. 그러나 이러한 요동 조립체는 도 2 내지 도 4의 시스템(10)에서 사용될 수도 있다.
도 12는 요동 조립체(246)의 단면도를 도시하며, 이 요동 조립체는 연결봉(252) 및 베어링 조립체(254)를 지지하는 허브(250) 및 핀(248)을 포함한다. 요동 조립체(246)는 부싱(256) 및 베어링(258)을 각각 사용하여 실린더 블록(222)과 구동 블록(236) 사이에서 지지된다. 부싱(234)은 샤프트(232)가 기어(228)와 맞물리도록 구동 블록(236) 내에서 구동 샤프트(232)를 지지한다. 피스톤(217)은 연결봉(252)의 볼(227)이 피스톤(217)의 소켓(218)과 맞물리도록, 부싱(260)에 의해 지지되며 실린더 블록(222) 내에 위치된다. 구동 샤프트(232)의 회전은 핀(248) 및 허브(250)를 회전시킨다. 요동 조립체(246)는 도 6a 및 도 6b의 구성과 유사한 핀과 허브의 구성을 사용하며, 허브(250)는 베어링 표면, 기어 표면 및 부싱 표면을 갖는 랜드를 포함한다. 그러나 허브(250)는 핀(248)이 허브(250)를 통해 연장하지 않도록, 관통 보어가 아니라, 소켓을 포함한다. 이로 인해 요동 조립체(246)가 용이하게 조립되는데, 그 이유는 핀(248)이 허브(250)와 정확히 정렬될 필요가 없기 때문이다. 동시에, 핀(248) 및 허브(250)는 연결봉(252)이 피스톤(217)을 왕복운동시키도록 회전하는 샤프트를 구성한다.
도 13은 요동 조립체(266)의 단면도를 도시하며, 이 요동 조립체(266)는 허브 단부(268), 허브 단부(270) 및 맞춤못(272)을 포함하며, 이들은 연결봉(274) 및 베어링 조립체(276)를 지지한다. 요동 조립체(266)는 베어링(280) 및 부싱(278)을 각각 사용하여 구동 블록(236)과 실린더 블록(222) 사이에서 지지된다. 요동 조립체(266)는 예를 들면 요동 조립체(246)의 기능과 유사하게 기능하지만, 상이한 구성요소로 조립된다. 특히, 허브 단부(268, 270)는 소켓(282, 284)을 각각 포함하며, 소켓은 맞춤못(272)을 수용한다. 소켓(282, 284)은 허브 단부(268, 270)의 회전축으로부터 오프셋된 축들을 갖는다. 따라서, 맞춤못(272)은 피스톤(217)을 왕복운동시키기 위해 베어링 조립체(276)를 지지하도록 랜드를 형성한다. 도 13의 실시예로 인해 요동 조립체에 대한 샤프트를 제조하는데 사용될 상이한 제조 및 조립 기술이 가능해진다.
도 14는 연결봉 조립체(290)를 지지하는 샤프트(288)를 포함한 요동 조립체(286)의 단면도를 도시한다. 샤프트(288)는 베어링(294) 및 부싱(292)에 의해 축(A1)을 따라 지지된다. 요동 조립체(286)는 요동 조립체(246, 266)의 기능과 유사하게 기능하지만, 허브(296) 및 랜드(298)가 일체화되는 일체형(single-piece) 샤프트로 구성된다. 아울러, 요동 조립체(286)는 2개의 피스톤(피스톤(300) 및 피스톤(302))이 연결봉(290)에 의해 정밀하게(rigidly) 구동되며, 두 세트의 베어링(베어링 세트(304) 및 베어링 세트(306))이 연결봉 조립체(290)에 일체화되는 실시예를 도시한다.
연결봉 조립체(290)는 요크(307), 볼(308) 및 볼(310)을 포함한다. 요크(307)는 그로부터 볼(308, 310)이 연장하는 외경 표면을 갖는 링형 구조를 포함한다. 볼(308, 310)은 반대로 대향됨으로써, 요크(307)의 원주 상에서 180도 거리를 두게 된다. 볼(308, 310)은 각각 소켓(312, 314)에 연결되어, 피스톤(300, 302)에 커플링된다. 피스톤(300, 302)은 각각 축(A2, A3)을 따라 실린더 블록(미도시) 내의 펌핑 챔버 내에 배치된다. 요크(307)는 또한 베어링 세트(304, 306)를 위한 베어링 주행로(raceways)가 형성되는 내경 표면을 포함한다. 이 주행로는 베어링 세트(304, 306)의 볼 베어링들이 역할을 할 수 있는 성형된 트로프를 포함한다.
샤프트(288)는 연결봉 조립체(290)를 지지하도록 베어링 세트(304, 306) 안으로 삽입된다. 허브(296)는 베어링 세트(304, 306)의 볼 베어링들을 위한 내측 주행로 트로프를 포함한다. 내측 주행로는 허브(296)의 랜드(298) 상에 배치된다. 랜드(298)는 요크(307)를 통해 연장하는 축(A4)을 따라 배향된다. 축(A4)은 샤프트(288)가 회전될 때, 요동 효과를 발생시키도록, 각도(α)로 샤프트(288)의 축(A1)에 대해 기울어진다. 구동 샤프트(232)는 축(A5)을 따라 구동 블록(236)을 통해 연장하여 기어(228)와 맞물린다. 허브(296)가 축(A1)을 따라 회전할 때, 랜드(298)의 축(A4)은 축(A1)의 궤도를 돌아서 요크(307)를 요동시킨다. 따라서, 피스톤(300, 302)은 각각 축(A2, A3)을 따라 위상을 달리하여 왕복운동된다.
샤프트(288)의 축(A1), 피스톤(300)의 축(A2), 피스톤(302)의 축(A3) 및 구동 샤프트(232)의 축(A5)은 동일 평면상에 있으며 평행하다. 다른 실시예에서, 요크(307)에 부착된 피스톤들의 축들은 축(A1) 및 축(A5)과 동일 평면상에 있지 않다. 예를 들면, 요크(307)의 원주를 따라 120도 떨어져 이격되어 있는 3개의 피스톤이 사용될 수 있다. 마찬가지로, 샤프트(232)의 축(A5)은 축(A1 내지 A3)과 동일 평면에 있을 필요가 없다. 예를 들면, 샤프트(232)는 기어 감속 기구를 수용하도록 샤프트(288)로부터 오프셋될 수 있다. 그러나 포장, 정렬, 균형 및 진동 이점을 위해, 동일 평면상에 있고 평행한 축(A1, A2, A3 및 A5)을 갖는 것이 바람직하다. 그러나 랜드(298)의 축(A4)은 요동 효과를 얻기 위해 다른 축들에 대해서 기울어지고 그리고 다른 축들과 다른 면에 배치된다.
본 발명의 요동 조립체는 휴대용 무공기 스프레이 시스템 내에 포장하기 용이하도록 컴팩트한 방식으로 구동 요소로부터 펌핑 기구로 동력을 전달한다. 요동 조립체는 또한 효율적인 동력 전달을 발생시킴으로써, 높은 압력이 생성되어서 고도로 분무된 스프레이를 발생시킬 수 있다. 요동 조립체는 최소 개수의 구성요소를 활용하여 다양한 방식으로 제조될 수 있다. 구성요소들 각각은 저가의 제조 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 이 구성요소들은 또한 용이하게 조립된다. 따라서, 요동 조립체는 휴대용 무공기 분무기의 대규모 제조가 가능하도록, 최소의 비용 및 시간으로 제조될 수 있다.
본 발명은 예시적 실시예(들)를 참조로 기재되었지만, 당업자는 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 등가물이 본 발명의 요소들을 대체할 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 다수의 변형예가 본 발명의 본질적인 범주를 벗어나지 않고 본 발명의 개념에 대한 특정 상태 또는 재료에 적용될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 개시된 특정 실시예(들)에 제한되는 것이 아니라, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 속하는 모든 실시예를 포함하고자 하는 것이다.

Claims (20)

  1. 유체 분배 장치로서:
    하우징 본체;
    상기 하우징 본체 내부의 제 1 펌핑 챔버 내에 배치된 제 1 피스톤을 갖는 왕복운동 피스톤 유체 펌프;
    상기 하우징 본체에 커플링되어 회전 입력을 제공하는 1차 구동 요소; 및
    상기 회전 입력을 상기 제 1 피스톤에 대한 왕복운동 입력으로 전환하도록 상기 왕복운동 피스톤 유체 펌프에 상기 1차 구동 요소를 연결하는 요동 조립체;를 포함하며,
    상기 요동 조립체는:
    상기 1차 구동 요소로부터 회전 입력을 수용하도록 구성되고, 회전 구동축(drive axis of rotation)을 따라 상기 하우징 본체 내에 배치되는 샤프트와,
    상기 회전 구동축을 둘러싸도록 상기 샤프트를 중심으로 배치되며, 상기 회전 구동축으로부터 오프셋된 요동 축을 중심으로 배치되는 원통형 표면을 가지는 랜드와,
    상기 제 1 피스톤과 상기 랜드를 연결하고, 상기 제1 피스톤에 연결되는 연결봉의 외부 표면을 따라 배치된 볼을 포함하는 연결봉과,
    상기 연결봉과 랜드 사이에 배치된 베어링 조립체와,
    상기 1차 구동 요소로부터의 입력을 수신하도록 상기 샤프트를 중심으로 배치된 입력 기어(input gear);를 포함하고,
    상기 유체 분배 장치는
    상기 샤프트의 제 1 단부를 중심으로 배치된 제 1 베어링;
    상기 샤프트의 제 2 단부를 중심으로 배치된 제 2 베어링; 및
    상기 제 1 펌핑 챔버에 연결된 스프레이 팁;을 더 포함하며,
    상기 입력 기어는 상기 베어링 조립체와 제 2 베어링 사이에 축방향으로 배치되는,
    유체 분배 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어링 조립체는:
    상기 랜드에 장착되는 내측 레이스(race);
    상기 연결봉 내에 장착되는 외측 레이스; 및
    상기 내측 레이스와 외측 레이스 사이에서 회전하도록 구성되는 롤링 요소 베어링 세트;를 포함하는
    유체 분배 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어링 조립체는 상기 연결봉과 랜드 사이에서 회전하도록 구성되는 제 1 및 제 2 롤링 요소 베어링 세트를 포함하는
    유체 분배 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤프트는 제 1 및 제 2 단부를 갖는 핀을 포함하는
    유체 분배 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 샤프트는 허브를 더 포함하고, 상기 허브는:
    상기 핀의 제 2 단부에 장착되며 상기 랜드를 갖는 제 1 단부; 및
    상기 핀의 제 2 단부로부터 축방향으로 연장하는 제 2 단부;를 포함하는
    유체 분배 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 핀은 상기 허브의 제 1 단부 및 제 2 단부를 통하여 연장하는
    유체 분배 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 샤프트의 상기 허브와 핀 및 상기 랜드는 단일한 중실형 통합편(single solid integrated piece)으로 형성되는
    유체 분배 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 베어링 조립체는:
    상기 랜드의 외부 표면으로부터 형성된 내측 레이스;
    상기 연결봉의 내부 표면으로부터 형성된 외측 레이스; 및
    상기 내측 레이스와 외측 레이스 사이에서 회전하도록 구성되는 롤링 요소 베어링 세트;를 포함하는
    유체 분배 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 샤프트는 허브를 더 포함하며, 상기 허브는:
    상기 핀의 제 1 단부에 연결되는 제 1 소켓을 갖는 제 1 절반부; 및
    상기 핀의 제 2 단부에 연결되는 제 2 소켓을 갖는 제 2 절반부를 포함하며,
    상기 핀이 상기 랜드를 형성하도록, 상기 제 1 및 제 2 소켓이 상기 요동 축을 따라 배향되는
    유체 분배 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결봉은:
    상기 베어링 조립체를 중심으로 동심으로 배치되는 요크; 및
    상기 요크로부터 연장되며 상기 제 1 피스톤 내의 제 1 소켓에 연결되는 볼;을 포함하는
    유체 분배 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 요크는 상기 볼이 상기 요크로부터 연장하는 곳에서 절두되는
    유체 분배 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 왕복운동 피스톤 유체 펌프는 제 2 펌핑 챔버 내에 배치되는 제 2 피스톤을 포함하는
    유체 분배 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 요크는 상기 제 2 피스톤을 상기 제 2 펌핑 챔버로 전진시키도록 상기 제 2 피스톤의 후방 단부에 대해 압박하기 위한 전방 표면을 포함하는
    유체 분배 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 연결봉은 상기 요크로부터 연장하여 상기 제 2 피스톤 내의 제 2 소켓에 연결되는 제 2 볼을 포함하는
    유체 분배 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 피스톤이 위상을 달리하여 왕복운동하도록 구성되도록 상기 제 1 및 제 2 피스톤이 상기 연결봉과 결합하는
    유체 분배 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 구동축, 상기 구동 요소의 중심축 및 상기 제 1 피스톤의 중심축이 동일 평면상에 있으며 평행한
    유체 분배 장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 본체는 휴대용 소형 유닛(portable hand-held unit)을 포함하며, 상기 휴대용 소형 유닛은:
    피스톨 그립 핸들;
    상기 펌핑 챔버의 입구에 연결하고 유체 공급원을 수용하기 위한 입구를 갖는 용기 덮개; 및
    상기 스프레이 팁을 통하여 상기 펌핑 챔버의 출구에 연결되는 출구를 갖는 스프레이 팁 포트를 갖는
    유체 분배 장치.
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