KR101916132B1 - 가변식 공압 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변식 공압 펌프에 관한 것으로, 에어 포켓의 내부 압력이 필요한 압력보다 높아지게 될 때 이를 적정한 압력으로 낮추어 모터에 부하가 발생하지 않도록 하여 모터의 파손 및 수명 단축을 방지할 수 있는 가변식 공압 펌프에 관한 것이다.

Description

가변식 공압 펌프{variable pneumatic pump}

본 발명은 가변식 공압 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에어 포켓의 내부 압력이 필요한 압력보다 높아지게 될 때 이를 적정한 압력으로 낮추어 모터에 부하가 발생하지 않도록 하여 모터의 파손 및 수명 단축을 방지할 수 있는 가변식 공압 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 운전자 및 승객이 앉을 수 있도록 시트가 장착되어 있다. 이러한 시트는 보통 철재 등으로 이루어진 시트 프레임에 탄성 스프링, 스폰지 등을 배설하고 그 외부에 섬유 또는 인조가죽 등이 씌워져 완성된다.

한편, 경우에 따라서는 폴리우레탄 폼(FOAM) 등의 재질을 사용하여 시트를 완성하였는바, 이 경우에 그 재질이 딱딱한 관계로 운전자 또는 승객이 승차감이 좋지않은 느낌을 받을 수 있었고, 장거리 운전시에는 피곤함이 누적되는 문제점이 있었다.

반대로, 그 재질을 부드럽게 하기 위하여 스폰지 등을 과도하게 사용하는 경우에는 자동차의 운행에 따라 운전자 또는 승객의 몸이 쉽게 흔들리게 되는 문제점이 있어 이 역시 장거리 운전시에는 피곤함이 누적되는 문제가 있다.

따라서, 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 최근에는 시트의 쿠션이 운전자의 체형 등에 따라 적절히 조정됨으로써 장거리 운행시에도 피로가 누적되는 일이 없도록 함과 동시에 나아가서는 더욱 쾌적한 승차감을 줄 수 있는 공기 주입식 시트가 등장하였다.

이러한 공기 주입식 시트는 운전자 및 승객의 안락함을 제공하기 위해 시트의 내부에 에어백이 설치되고, 에어백의 내부에 형성된 에어 셀(Air cell)에 공기를 불어 넣기 위한 공압 펌프가 에어 셀과 연결되어 운전자 또는 승객의 체형에 맞게 에어 셀에 공기를 급기하거나 배기하게 된다.

상기와 같이 에어백에 연결되어 공기를 불어 넣기 위한 공압 펌프의 선행기술로 본 출원인에 의해 출원되어 등록받은 제10-1039349호의 "시트용 허리지지 시트엠의 펌프"가 있다.

도 1은 선행특허에 따른 공기 펌프를 나타낸 단면도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 선행기술에 따른 공기 펌프는 모터(M)의 회전축(MS)이 케이스(63)의 내부로 위치되도록 모터(M)가 케이스(63)의 하부에 장착되고, 모터(M)의 회전축(MS)은 로터(65a)와 연결된다.

또한, 로터(65a)로부터 상부로 요동판(65c)이 이격되어 위치하게 되는데, 요동판(65c)은 경사형태의 단면을 형성한 플레이트의 형상을 갖고, 로터(65a)와 요동판(65c)이 경사축(65b)에 의해 연결된다.

이때, 경사축(65b)의 상단은 요동판(65c)의 저면 중심에 고정되고, 경사축(65b)의 하단은 로터(65a)의 중심으로부터 편심되어 고정됨으로써, 로터(65a)의 회전에 따라 요동판(65c)의 일측 부분이 상승하고 이와 대향하는 타측 부분은 하강하는 운동을 하게 된다.

그리고, 요동판(65c)은 다수의 펌핑 피스톤(65e)이 설치되며 펌핑 피스톤(65e)은 컵과 같은 형태를 갖고 그 내부에 공간을 형성하여 공기를 격리시키는 고무재로 이루어진 에어 포켓(65`)이 구비되며, 에어 포켓(65`)은 케이스(63)의 내부에 설치된 유입공과 배기공이 형성된 격판(67)에 밀착된 상태에서 요동판(65c)의 동작에 따라 에어 포켓(65`) 내부 공간의 체적이 감소하거나 증가하여 공기를 배기공으로 밀어내거나 유입공을 통해 에어 포켓(65`)의 내부로 흡입하게 된다.

이때, 격판(67)에 형성된 유입공과 배기공에는 제각기 유입공 밸브와 배기공 밸브가 설치되어 에어 포켓(65`)의 내부로 흡입 또는 에어 포켓(65`)의 내부의 공기를 배기하게 되는 공기의 흐름을 단속하게 되며, 케이스(63)의 상부에는 차량의 시트에 내장된 에어백과 연결되는 급기구(61a)가 형성된 커버(61)가 설치되어 요동판(65c)의 동작에 따라 배기공으로 토출된 공기는 급기구(61a)를 거쳐 시트에 내장된 에어백에 공급된다.

그리고, 격판(67)의 하부에는 에어 포켓(65`) 및 펌핑 피스톤(65e)의 동작을 안내하는 피스톤 하우징(65f)이 설치되는데, 피스톤 하우징(65f)은 격판(67)에 가압된 상태로 케이스(63)의 내측면에 형성된 단턱에 걸려 고정된다.

상기와 같은 구성을 갖는 선행기술의 공기 펌프는 모터의 작동에 따라 로터(65a)가 회전하게 되고, 이에 따라 경사축(65b)의 하단이 편심 회전하여 요동판(65c)의 일측 부분과 타측 부분이 제각기 상승과 하강을 반복하여 에어 포켓(65`)의 내부 공간의 체적이 감소 또는 증가하면서 격판(67)에 형성된 배기공을 통해 커버(61)의 급기구(61a)로 공기를 토출하게 된다.

그러나, 상기와 같은 구성을 갖는 선행기술은 에어 포켓(65`) 내부 공간의 체적 변화에 따라 공기를 유입공을 통해 흡입하고 배기공으로 토출하는 과정에서 반력이 발생하게 되어 모터(M)에 부하를 일으키게 된다.

부연하자면, 급기구(61a)로 공기를 토출하기 위해 에어 포켓(65`) 내부의 공간에 대한 체적이 감소하는 과정에서 에어 포켓(65`) 내부의 압력이 순간적으로 높아지게 된다. 이러한 에어 포켓(65`) 내부의 압력이 높아지는 시기는 배기공에 설치된 배기공 밸브가 개방되기 전까지 유지하게 된다.

상기와 같은 배기공 밸브가 개방되기 전까지 높아진 에어 포켓(65`) 내부의 압력은 모터(M)의 작동에 반력으로 작용하게 됨으로써 모터(M)의 작동에 부하를 일으켜 모터(M)에 작동에 악영향을 미치게 되고, 따라서 모터(M)의 예정된 수명을 단축시키거나 파손시키는 문제가 있다.

또한, 상기와 같이 에어 포켓(65`)의 내부 압력이 순간적으로 높아져 반력이 상승하는 만큼 모터(M)는 동작을 더 해야하기 때문에 전기 에너지의 소비가 증가하여 에너지 효율이 낮아지는 문제가 있다.

KR, B, 10-1039349, (2011.05.31)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 에어 포켓의 내부 압력이 필요한 압력보다 높아지게 될 때 이를 적정한 압력으로 낮추어 모터에 부하가 발생하지 않도록 하여 모터의 파손 및 수명 단축을 방지할 수 있는 가변식 공압 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기와 같이 모터가 작동할 때 부하가 발생하지 않도록 함으로써 전기 에너지의 소비를 감소시켜 우수한 에너지 효율을 갖도록 할 수 있는 가변식 공압 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 압축공기를 급기하는 급기구가 마련된 커버와, 상기 커버에 의해 일측이 차폐되어 내부에 밀폐된 공간을 가지며, 타측에 외부의 공기를 흡기하는 흡기공이 형성된 케이스와, 상기 케이스 및 커버의 내부에서 공기를 펌핑하여 상기 커버의 급기구로 압축공기를 공급하는 펌핑부재 및 상기 케이스 및 커버의 내부를 분할하여 커버의 상기 급기구 측에 급기구와 연통되는 공기챔버 및 이 공기챔버와 분리된 상태로 상기 펌핑부재의 펌핑을 위한 펌핑실을 제공하고, 상기 공기챔버의 공기를 펌핑실로 유입하는 유입공 및 펌핑실에서 펌핑되는 압축공기를 공기챔버로 배기하여 커버의 급기구로 안내하는 배기공이 형성되고, 상기 유입공과 배기공에 제각기 유입공 밸브와 배기공 밸브가 마련된 격판을 포함하고, 상기 펌핑부재는 전기 에너지를 공급받아 회전축을 회전시키는 모터와, 상기 모터에 의해 롤링하는 롤링부재와, 상기 롤링부재에 일측이 고정되며, 타측에 공기를 격리시키는 에어 포켓을 가지며, 상기 롤링부재의 롤링에 의해 에어 포켓을 신축시켜 상기 유입공으로 유입되는 공기를 펌핑하여 상기 배기공으로 배기하는 복수개의 펌핑 피스톤 및 상기 펌핑 피스톤을 상기 케이스의 내부에 유동이 가능한 상태로 고정하는 피스톤 하우징을 포함하며, 상기 롤링부재는 상기 모터의 회전축에 끼워지는 로터와, 상기 로터에 경사상태로 고정되는 경사축 및 상기 경사축의 단부에 고정되며 상기 펌핑 피스톤과 고정되는 요동판을 포함하고, 상기 롤링부재는 상기 에어 포켓의 내부 공간에 대한 체적이 감소하게 될 때 발생하는 반력에 따라 상기 로터를 상기 모터의 회전축과 동일한 축선 방향으로 이동시켜 반력을 완충하는 댐핑유닛이 마련되는 것을 특징으로 하는 가변식 공압 펌프에 의해 달성된다.

여기서, 상기 댐핑유닛은 상기 로터와 상기 모터 사이에 개재되는 탄성부재를 포함하고, 상기 탄성부재는 상기 반력이 발생하는 것에 따라 상기 로터를 상기 회전축의 축 방향으로 탄성 변형되면서 지지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 탄성부재는 코일 스프링을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 코일 스프링은 상기 모터의 회전축과 동일한 축선을 갖도록 상기 로터와 상기 모터에 개재되되, 상기 로터는 상기 모터의 회전축이 끼워져 고정되는 결속홀 및 상기 결속홀과 동일한 축선을 갖고 상기 코일 스프링의 상단이 안치되는 스프링 시트가 구비된 완충홀이 형성되고, 상기 코일 스프링의 하단은 상기 모터의 외측면에 안치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 코일 스프링은 상기 모터의 회전축과 동일한 축선을 갖도록 상기 로터와 상기 모터에 개재되되, 상기 로터는 상기 모터의 회전축이 끼워져 고정되는 결속홀과, 상기 결속홀과 동일한 축선을 갖고 상기 코일 스프링의 상단이 안치되는 스프링 시트가 구비된 완충홀 및 상기 모터의 회전축과 일체로 형성되어 상기 코일 스프링의 하단이 안치되는 지지판을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 결속홀은 그 내부에 상기 회전축의 상단을 탄성 지지하는 완충부재가 구비되고, 상기 결속홀은 상기 로터가 상기 모터의 회전축과 동일한 축선 방향으로 이동하게 될 때 상기 결속홀 내부의 공기를 외부로 배기하거나 결속홀 외부의 공기가 유입되는 드레인 홀이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 완충부재는 통기성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 완충부재는 상기 드레인 홀과 연통되는 관통홀이 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 로터는 상기 모터의 회전축이 끼워져 고정되는 결속홀이 형성되고, 상기 결속홀은 상기 로터가 상기 모터의 회전축과 동일한 축선 방향으로 이동하게 될 때 상기 결속홀 내부의 공기를 외부로 배기하거나 결속홀 외부의 공기가 유입되는 드레인 홀이 형성되고, 상기 모터의 회전축은 그 상단에 상기 드레인 홀에 삽입되는 테이퍼를 형성한 로드가 마련되어 상기 로터가 상기 모터의 회전축과 동일한 축선 방향으로 이동하게 될 때 상기 결속홀 내부의 공기 흐름을 단속하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 로터는 상기 완충홀과 동일한 축선을 갖고 상기 지지판이 인입되는 안내홀이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 댐핑유닛은 상기 로터를 상기 모터의 회전축과 직교하는 방향으로 분할하여 상부블록 및 하부블록이 형성되고, 상기 상부블록과 하부블록 사이에 개재되는 탄성부재를 포함하고, 상기 탄성부재는 상기 반력이 발생하는 것에 따라 상기 상부블록을 상기 회전축의 축 방향으로 탄성 변형되면서 지지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하부블록은 상기 모터의 회전축에 고정되고, 상기 상부블록은 상기 모터의 회전축의 회전과 일체로 회전하되, 상기 회전축의 축 방향으로 이동가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 탄성부재는 상기 모터의 회전축을 중심으로 상기 상부블록과 하부블록 사이에 배치되는 다수의 코일 스프링인 것이 바람직하다.

또한, 상기 탄성부재는 상기 상부블록과 하부 블록 사이에 위치하여 상기 상부블록을 탄성 지지하는 탄성면체인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 가변식 공압 펌프에 의하면, 에어 포켓에 필요한 압력보다 높은 압력(반력)이 발생하는 것에 따라 로터가 모터의 회전축을 향해 이동하면서 반력을 완충할 수 있어 모터에 부하가 발생하지 않아 모터의 파손 및 수명 단축을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 에어 포켓에서 발생하는 반력을 로터에 마련된 댐핑유닛이 완충하게 됨으로써 모터가 작동할 때 반력에 의한 모터의 부하를 최소화시켜 전기 에너지의 소비를 감소시키고 이에 따라 우수한 에너지 효율을 갖는다.

도 1은 선행기술에 따른 공기 펌프를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가변식 공압 펌프를 나타낸 단면 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가변식 공압 펌프를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 가변식 공압 펌프를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 가변식 공압 펌프의 작동 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 가변식 공압 펌프의 다른 실시예를 나타낸 부분 단면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 가변식 공압 펌프를 나타낸 단면 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 가변식 공압 펌프를 나타낸 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 가변식 공압 펌프를 나타낸 단면도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 가변식 공압 펌프는 커버(61)와 케이스(63)와 격판(67)과 모터(M), 펌핑 피스톤(65e), 피스톤 하우징(65f), 유입공 밸브(V3) 및 배기공 밸브(V4), 롤링부재(RM)로 구성된 펌핑부재 및 공기가이더와 모터(M)의 작동에 따라 펌핑 피스톤(65e)에 마련된 에어 포켓(65`)의 내부 공간에 대한 체적이 감소하게 될 때 발생하는 반력에 따라 롤링부재(RM)를 구성하는 로터(65a)를 모터(M)의 회전축(MS)과 동일한 축선 방향으로 이동시켜 반력을 완충하는 댐핑유닛(100)으로 구성된다.

부연하자면, 커버(61)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 판상으로 형성되며, 중앙부에 급기구(61a)를 갖는다. 이러한 커버(61)는 급기구(61a)가 절곡된 형태로 형성되며, 급기구(61a)는 차량의 시트 내부에 내장된 에어백(미도시)과 연결되어 압축공기를 공급한다.

케이스(63)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 개방된 일측이 커버(61)에 의해 차폐되어 케이스(63)의 내부에 밀폐된 공간을 형성하게 된다. 또한, 케이스(63)는 도 2 또는 도 4에 도시된 바와 같이 타측에 외부의 공기를 흡기하는 흡기공(63a)이 형성되어 케이스(63)는 상단이 커버(61)로 차폐되고, 하단에 흡기공(63a)을 갖는다.

격판(67)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 유입공(67a) 및 배기공(67b)이 형성된다. 이러한 격판(67)은 커버(61) 및 케이스(63)의 내부에 수평상태로 설치되어 커버(61) 및 케이스(63)를 분할하게 된다.

이에 따라, 커버(61) 및 케이스(63)는 그 내부에 공기챔버(AC) 및 펌핑실(PC)이 형성되는데, 공기챔버(AC)는 커버(61)의 급기구(61a)측에 형성되고, 펌핑실(PC)은 격판(67)의 하부에 마련된다.

이러한 커버(61)와 격판(67) 및 케이스(63)는 결합볼트(69)가 순차적으로 관통하여 케이스(63)에 형성된 나사축(미도시)에 체결되어 조립되어 케이스(63) 및 커버는 밀폐된 상태로 결합된다. 이와 같이, 케이스(63)와 커버(61)가 조립될 때 케이스(63)와 커버(61) 사이에 가스켓(미도시)이 마련되어 케이스(63)와 커버(61)를 기밀한 상태로 결합할 수 있다.

한편, 펌핑부재는 펌핑실(PC)의 내부에서 공기를 펌핑하게 되는데, 이러한 펌핑부재는 모터(M), 펌핑 피스톤(65e), 피스톤 하우징(65f), 유입공 밸브(V3) 및 배기공 밸브(V4), 롤링부재(RM)로 구성된다.

모터(M)는 전기 에너지를 공급받아 회전축(MS)을 회전시키게 되는 것으로 모터(M)의 회전축(MS)은 케이스(63)에 삽입된 상태로 모터(M)의 상단이 케이스(63)에 고정된다. 이때 모터(M)의 회전축(MS)은 로터(65a)에 형성된 결속홀(65a-1)에 끼워져 고정되어 모터(M)의 작동에 따라 로터(65a)가 케이스(63)의 내부에서 회전하게 된다.

또한, 펌핑 피스톤(65e)은 일측이 롤링부재의 요동판(65c)에 고정되고, 타측에 공기를 격리시키는 에어 포켓(65')을 갖는다. 이러한 펌핑 피스톤(65e)은 신축 및 기밀이 가능한 고무재로 구성되며, 펌핑 피스톤(65e)은 도 3에 도시된 바와 같이 복수개로 구성되며 서로 연결되어 일체적으로 구성된다.

그리고, 피스톤 하우징(65f)은 작동홀(65f-1)이 형성된 사각의 판재로 형성되는데, 피스톤 하우징(65f)은 도 2 또는 도 4에 도시된 바와 같이 격판(67)에 가압된 상태로 케이스(63)의 내부에 고정된다. 이때, 피스톤 하우징(65f)은 케이스(63)의 내주면에 형성된 단턱에 걸려 고정된다.

이러한 피스톤 하우징(65f)은 작동홀(65f-1)로 핌핑 피스톤(65e)이 삽입되어 케이스의 내부에 고정되는데, 이때 피스톤 하우징(65f)은 펌핑 피스톤(65e)을 케이스(63)의 내부에서 유동이 가능한 상태로 지지하게 된다.

한편, 유입공 밸브(V3)는 고무재로 형성되며, 일부분이 격판(67)에 고정된 상태로 격판(67)의 유입공(67a)을 차폐하도록 설치된다. 이러한 유입공 밸브(V3)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 중앙의 돌출돌기가 격판(67)에 관통상태로 고정된다.

그리고, 배기공 밸브(V4)는 유입공 밸브(V3)와 별개로 형성되는데, 배기공 밸브(V4)는 고무재로 형성되며, 격판(67)에 고정된 상태로 배기공(67b)을 차폐하도록 설치된다. 이러한 배기공 밸브(V4)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 캡 형태로 형성된 중앙부가 격판(67)의 돌출부에 끼워짐에 따라 격판(67)에 고정된다.

한편, 롤링부재(RM)는 모터(M)의 회전축(MS)에 끼워지는 로터(65a), 상기 로터(65a)에 경사 상태로 고정되는 경사축(65b), 상기 경사축(65b)의 단부에 고정되는 요동판(65c)으로 구성된다. 요동판(65c)은 도 3에 도시된 바와 같이 경사 형태의 단면을 가지며, 펌핑 피스톤(65e)의 하단을 관통상태로 고정된다.

그리고, 공기가이더는 결합볼트(69)의 나사축을 따라 클리어런스 형태의 공기 소통공간을 제공하는 급기유로 및 격판(67)의 유입공(67a) 및 배기공(67b)을 분리하는 분리벽(61b)을 포함하여 구성되는데, 급기유로는 결합볼트(69)가 관통되는 격판(67)의 관통부위 및 결합볼트(69)가 체결되는 케이스(63)의 일부 체결부위에 결합볼트(69)와 이격되는 클리어런스 형태의 공간을 제공한다.

또한, 분리벽(61b)은 도 2 또는 도 4에 도시된 바와 같이 커버(61)의 하부면에 수직으로 형성되는데, 분리벽(61b)은 격판(67) 상에 세워지면서 유입공(67a) 및 배기공(67b)을 분리하게 된다. 이러한 분리벽(61b)은 격판(67) 상에 고무 패드가 마련될 수 있어 보다 확실하게 유입공(67a) 및 배기공(67b)을 분리하게 된다.

한편, 케이스(63)는 흡기공(63a)이 형성된 내부에 필터(F)가 더 마련될 수 있는데, 필터(F)는 통기성 재질로 이루어져 흡기공(63a)을 통기 가능하게 차폐한다.

이러한 필터(F)는 예를 들어 부직포나 스펀지 또는 종이로 이루어질 수 있으며, 필터(F)가 케이스(63)의 내부에 고정될 수 있게 케이스(63)의 내부에는 벽체 형태의 필터 하우징(FH)이 마련될 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 가변식 공압 펌프의 작동을 도 5에 의거하여 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 가변식 공압 펌프의 작동 상태를 나타낸 단면도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 모터(M)가 전기 에너지를 공급받아 작동하게 되면, 모터(M)의 회전축(MS)과 연결된 로터(65a)가 회전하여 롤링부재(RM)의 요동판(65c)을 요동시킨다.

이때, 요동판(65c)은 펌핑부재의 펌핑 피스톤(65e)을 승강시키게 되고, 이에 따라 펌핑 피스톤(65e)은 펌핑실(PC)의 내부에서 에어포켓(65')을 신축시키면서 격판(67)의 유입공(67a)으로 유입되는 공기를 펌핑한다.

그리고, 유입공 밸브(V3)는 펌핑 피스톤(65e)의 흡입행정에 의해 에어 포켓(65')이 확장될 경우 격판(67)의 유입공(67a)을 개방하게 된다. 이때, 유입공 밸브(V3)는 다이어프램과 같이 박막형으로 형성되므로 에어 포켓(65')의 흡입력에 의해 유입공(67a)을 개방하게 되고 공기는 유입공(67a)을 통해 펌핑실(PC)의 에어 포켓(65')으로 유입된다.

한편, 배기공 밸브(V4)는 펌핑 피스톤(65e)의 압축행정에 의해 에어 포켓(65')이 수축될 경우 격판(67)의 배기공(67b)을 개방하게 된다. 이때, 배기공 밸브(V4)는 다이어프램과 같이 박막형으로 형성되므로 에어 포켓(65')의 배기력에 의해 배기공(67b)을 개방하게 된다.

이와 같은 펌핑 피스톤(65e)의 압축행정에 의해 에어 포켓(65')에서 압축되는 압축 공기는 배기공(67b)을 통해 공기챔버(AC)로 배기되면서 커버(61)의 급기구(61a)로 공급된다. 이러한 배기공 밸브(V4)는 펌핑 피스톤(65e)의 압축행정 시 작동하므로 유입공 밸브(V3)와 엇갈리게 교호 상태로 작동한다.

한편, 유입공 밸브(V3)는 펌핑 피스톤(65e)의 압축행정 시 에어포켓(65')에서 압축되는 압축공기의 압력에 의해 유입공(67a)을 다시 폐쇄한다. 그리고, 배기공 밸브(V4)는 펌핑 피스톤(65e)의 흡입행정 시 에어포켓(65')에 흡입되는 공기의 흡입력에 의해 배기공(67b)을 다시 폐쇄한다.

다른 한편, 케이스(63)는 펌핑 피스톤(65e)의 작동에 의해 타측의 흡기공(63)으로 외기를 흡기한다. 이때, 필터(F)는 흡기공(63a)으로 흡기되는 공기의 소음을 감쇠시면서 이물질을 여과한다. 즉, 필터(F)는 순수한 공기를 펌핑실(PC)로 공급한다.

그리고, 급기유로(69a)는 펌핑실(PC)로 유입된 공기를 결합볼트(69)의 나사축을 따라 안내하게 되는데, 급기유로(69a)는 결합볼트(69)가 체결되는 케이스(63)의 체결부위 및 결합볼트(69)가 관통되는 격판(67)의 관통부위를 통해 공기를 안내한다.

따라서, 공기는 공기챔버(AC)로 유입되는데, 급기유로(69a)는 흡기공(63a)에서 흡기된 공기를 공기챔버(AC)로 우회시키게 되며, 이때 분리벽(61b)은 공기챔버(AC)로 유입된 공기가 배기공(67b)로 유입되는 것을 차단한다.

한편, 본 발명에 따른 가변식 공압 펌프는 모터(M)의 작동에 따라 에어 포켓(65`)의 내부 공간에 대한 체적이 감소하게 될 때 발생하는 반력에 따라 로터(65a)를 모터(M)의 회전축(MS)과 동일한 축선 방향으로 이동시켜 반력을 완충하는 댐핑유닛(100)이 마련된다.

이러한 댐핑유닛(100)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 로터(65a)와 모터(M) 사이에 개재되는 탄성부재(110a)로 구성되는데, 이때 탄성부재(110a)는 에어 포켓(65`)에 반력이 발생하는 것에 따라 로터(65a)를 회전축의 축 방향으로 탄성 변형되면서 지지하여 반력을 완충하게 된다. 이러한 탄성부재(110a)는 바람직하게 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같은 코일 스프링에 의해 구현될 수 있다.

부연하자면, 탄성부재(110a)는 도 2의 원안에 확대 도시된 바와 같이, 모터(M)의 회전축(MS)과 동일한 축선을 갖도록 로터(65a)와 모터(M)에 개재된 상태로 설치된다.

이때, 탄성부재(110a)가 안정적으로 로터(65a)와 모터(M) 사이에 설치될 수 있게 로터(65a)는 완충홀(65a-2)이 형성되는데, 완충홀(65a-2)은 모터(M)의 회전축(MS)이 끼워져 고정되는 로터(65a)에 형성된 결속홀(65a-1)과 동일한 축선을 갖고 탄성부재(110a)의 상단이 안치되는 스프링 시트가 구비된다.

그리고, 상기 완충홀(65a-2)에 위치한 탄성부재(110a)의 하단은 모터(M)의 외측면에 안치되어 에어 포켓(65`)에 반력이 발생하는 것에 따라 로터(65a)가 모터(M)를 향해 하강하면서 탄성부재(110a)가 압축되어 반력을 완충하게 된다.

이와는 반대로 에어 포켓(65`)에 발생한 반력이 사라지면 압축되었던 탄성부재(110a)가 원래의 상태로 복귀하면서 로터(65a)를 원래의 위치로 상승시키는 작동을 반복하여 에어 포켓(65`)에 발생한 반력을 완충하게 하여 에어 포켓(65`)의 내부 압력이 필요한 압력보다 높아지게 될 때(반력 발생) 이를 적정한 압력으로 낮추어 모터(M)에 부하가 발생하지 않도록 하여 모터(M)의 파손 및 수명 단축을 방지할 수 있다.

또한, 상기 결속홀(65a-1)은 로터(65a)가 모터(M)의 회전축(MS)과 동일한 축선 방향으로 이동하게 될 때 결속홀(65a-1) 내부의 공기를 외부로 배기하거나 결속홀(65a-1) 내부의 공기가 유입되는 드레인 홀(65a-1b)이 형성된다.

이와 같이 결속홀(65a-1)에 드레인 홀(65a-1b)이 형성되면, 로터(65a)가 모터(M)를 향해 하강하게 될 때 모터(M)의 회전축(MS) 상단과 결속홀(65a-1)에 형성된 스프링 시트 사이의 공기가 결속홀(65a-1)의 외부로 배기되지 않고 압축된 공기층을 형성하거나 이와는 반대로 진공압을 형성하는 것을 방지하여 로터(65a)의 승강을 원활하게 할 수 있다.

또한, 상기와 같은 결속홀(65a-1)은 그 내부에 회전축(MS)의 상단을 탄성 지지하는 완충부재(65a-1a)가 구비된다. 이때, 완충부재(65a-1a)는 고무와 같은 탄성 복원력이 발휘되는 재질로 이루어지거나 스폰지와 같은 통기성 재질로 이루어질 수 있으며, 완충부재(65a-1a)가 고무와 같은 재질로 이루어질 경우 완충부재(65a-1a)는 앞서 설명한 드레인 홀(65a-1b)과 연통되는 관통홀(65a-1c)이 형성될 수 있다. 이와 같이, 결속홀(65a-1)의 내부에 완충부재(65a-1a)가 마련되면 회전축(MS)의 상단이 스프링 시트와 직접 충돌하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

예를 들어, 완충홀(65a-2)에 탄성부재(110a)가 설치될 때 탄성부재(110a)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 그 하단이 모터(M)의 외측면에 안치될 수도 있지만 경우에 따라서는 도 6에 도시된 바와 같이 모터(M)의 회전축(MS)에 탄성부재(110a)의 하단이 안치되는 지지판(65a-3)이 마련될 수 있다.

즉, 지지판(65a-3)은 모터(M)의 회전축(MS)과 일체로 형성되어 탄성부재(110a)의 하단이 상기 지지판(65a-3)에 안치될 수도 있다. 또한, 상기와 같이 모터(M)의 회전축(MS)에 지지판(65a-3)이 일체로 형성될 때 로터(65a)는 상기 지지판(65a-3)이 인입되는 안내홀(65a-2a)이 완충홀(65a-2)과 동일한 축선에 형성되어 로터(65a)가 모터(M)를 향해 승강하게 될 때 지지판(65a-3)이 안내홀(65a-2a)로 인입된다.

이와 같이, 회전축(MS)에 지지판(65a-3)이 마련되어 코일 스프링과 같은 형태를 갖는 탄성부재(110a)의 하단이 지지판(65a-3)에 안치되면 탄성부재(110a)가 완충홀(65a-2) 내에서 로터(65a)의 회전과 동일하게 회전하면서 로터(65a)의 이동에 따라 탄성 변형되기 때문에 탄성부재(110a)가 모터(M)의 외측면과 접촉하는 것을 차단하여 탄성부재(110a)가 모터(M)와 접촉하여 발생하는 마찰 소음 및 탄성부재의 마모를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 탄성부재는 앞서 설명한 바와 같이 코일 스프링과 같은 형태로 이루어질 수 있지만 경우에 따라서는 도 7에 도시된 바와 같이 로터(65a)가 상하로 분할되고 그 사이에 고무판과 같은 탄성면체(100b)가 마련될 수 있다.

이를 위해, 로터(65a)는 도 7에 도시된 바와 같이 모터(M)의 회전축(MS)과 직교하는 방향으로 분할되어 상부블록(TB)과 하부블록(BB)으로 구성된다. 이때, 하부블록(BB)은 모터(M)의 회전축(MS)에 고정되고, 상부블록(TB)은 회전축(MS)의 회전과 일체로 회전하되, 회전축(MS)의 축 방향으로 이동 가능하게 설치된다.

예를 들어, 상부블록(TB)에 형성된 결속홀(65a-1)과 회전축(MS)의 단면은 원형을 제외한 다각형 또는 타원형의 형태로 이루어진 회전방지단면을 형성함으로써, 상부블록(TB)이 회전축(MS)과 동일하게 회전하되 상부블록(TB)이 탄성면체(100b)의 탄성변형에 따라 모터(M)를 향해 승강하는 이동을 할 수 있게 된다.

상기와 같이, 로터(65a)가 상부블록(TB)과 하부블록(BB)으로 이루어지고 상부블록(TB)과 하부블록(BB) 사이에 고무판과 같은 탄성면체(100b)가 마련되면 상부블록(TB)이 모터(M)를 향해 이동하게 될 때 상부블록(TB)과 대면하는 탄성면체(100b)의 전면적에 걸쳐 균일한 탄성 변형이 발생되어 에어 포켓(65`)에서 발생하는 반력을 보다 안정적으로 완충하게 된다.

또한, 상기와 같이 로터(65a)가 상부블록(TB)과 하부블록(BB)으로 분할되어 형성될 때 상부블록(TB)에 모터(M)의 회전축(MS)을 중심으로 하는 다수의 가이드 핀(미도시)이 배치되고, 상기 가이드 핀에 대향하여 하부블록(BB)에 가이드 홀(미도시)이 형성되며 상기 가이드 홀에 코일 스프링과 같은 탄성부재(110a)가 마련될 수 있다.

이와 같이 상부블록(TB)에 다수의 가이드 핀이 형성되면 하부블록(BB)이 회전에 따라 발생하는 모멘트의 집중을 다수의 가이드 핀에 분산시켜 상부블록(TB)과 하부블록(BB)의 연결을 견고하게 할 수 있다.

또한, 도 8에 도시된 (A)와 (B)와 같이, 로터(65a)에 형성된 결속홀(65a-1)과 모터(M)의 회전축(MS)이 연결될 때 로터(65a)의 승강에 따라 결속홀(65a-1)의 내부 공기가 드레인 홀(65a-1b)을 통해 원활하게 배기되거나 또는 결속홀(65a-1) 외부의 공기가 유입되도록 모터(M)의 회전축(MS)에 테이퍼를 형성한 로드(MS-1)가 마련될 수 있다.

즉, 모터(M)의 회전축(MS)은 그 상단에 드레인 홀(65a-1b)에 삽입되는 테이퍼를 형성한 로드(MS-1)가 형성되어 로터(65a)가 모터(M)의 회전축(MS)과 동일한 축선 방향으로 이동하게 될 때 결속홀(65a-1)의 내부 공기가 로드(MS-1)에 형성된 테이퍼와 드레인 홀(65a-1b) 사이로 배기되거나 유입되면서 결속홀(65a-1) 내부의 공기가 압축되거나 진공압이 발생하는 것을 방지하여 로터(65a)의 승강을 원활하게 할 수 있다.

61 : 커버 61a : 급기구
63 : 케이스 63a : 흡기공
65' : 에어 포켓 65a : 로터
65a-1 : 결속홀 65a-1a : 완충부재
65a-1b : 드레인 홀 65a-1c : 관통홀
65a-2 : 완충홀 65a-3 : 지지판
65b : 경사축 65c : 요동판
65e : 펌핑 피스톤 65f : 피스톤 하우징
67 : 격판 67a : 유입공
67b : 배기공 100 : 댐핑유닛
110a : 탄성부재 110b : 탄성면체

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 압축공기를 급기하는 급기구가 마련된 커버;
   상기 커버에 의해 일측이 차폐되어 내부에 밀폐된 공간을 가지며, 타측에 외부의 공기를 흡기하는 흡기공이 형성된 케이스;
   상기 케이스 및 커버의 내부에서 공기를 펌핑하여 상기 커버의 급기구로 압축공기를 공급하는 펌핑부재; 및
   상기 케이스 및 커버의 내부를 분할하여 커버의 상기 급기구 측에 급기구와 연통되는 공기챔버 및 이 공기챔버와 분리된 상태로 상기 펌핑부재의 펌핑을 위한 펌핑실을 제공하고, 상기 공기챔버의 공기를 펌핑실로 유입하는 유입공 및 펌핑실에서 펌핑되는 압축공기를 공기챔버로 배기하여 커버의 급기구로 안내하는 배기공이 형성되고, 상기 유입공과 배기공에 제각기 유입공 밸브와 배기공 밸브가 마련된 격판;을 포함하고,
   상기 펌핑부재는
   전기 에너지를 공급받아 회전축을 회전시키는 모터;
   상기 모터에 의해 롤링하는 롤링부재;
   상기 롤링부재에 일측이 고정되며, 타측에 공기를 격리시키는 에어 포켓을 가지며, 상기 롤링부재의 롤링에 의해 에어 포켓을 신축시켜 상기 유입공으로 유입되는 공기를 펌핑하여 상기 배기공으로 배기하는 복수개의 펌핑 피스톤; 및
   상기 펌핑 피스톤을 상기 케이스의 내부에 유동이 가능한 상태로 고정하는 피스톤 하우징;을 포함하며,
   상기 롤링부재는
   상기 모터의 회전축에 끼워지는 로터;
   상기 로터에 경사상태로 고정되는 경사축; 및
   상기 경사축의 단부에 고정되며 상기 펌핑 피스톤과 고정되는 요동판;을 포함하고,
   상기 롤링부재는
   상기 에어 포켓의 내부 공간에 대한 체적이 감소하게 될 때 발생하는 반력에 따라 상기 로터를 상기 모터의 회전축과 동일한 축선 방향으로 이동시켜 반력을 완충하는 댐핑유닛;이 마련되고,
   상기 댐핑유닛은
   상기 로터와 상기 모터 사이에 개재되는 탄성부재;를 포함하고,
   상기 탄성부재는
   상기 반력이 발생하는 것에 따라 상기 로터를 상기 회전축의 축 방향으로 탄성 변형되면서 지지하며,
   상기 탄성부재는 코일 스프링을 포함하고,
   상기 코일 스프링은
   상기 모터의 회전축과 동일한 축선을 갖도록 상기 로터와 상기 모터에 개재되되,
   상기 로터는
   상기 모터의 회전축이 끼워져 고정되는 결속홀; 및
   상기 결속홀과 동일한 축선을 갖고 상기 코일 스프링의 상단이 안치되는 스프링 시트가 구비된 완충홀;이 형성되고,
   상기 코일 스프링의 하단은 상기 모터의 외측면에 안치되며,
   상기 결속홀은 그 내부에 상기 회전축의 상단을 탄성 지지하는 완충부재가 구비되고,
   상기 결속홀은 상기 로터가 상기 모터의 회전축과 동일한 축선 방향으로 이동하게 될 때 상기 결속홀 내부의 공기를 외부로 배기하거나 결속홀 외부의 공기가 유입되는 드레인 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 가변식 공압 펌프.
   
5. 압축공기를 급기하는 급기구가 마련된 커버;
   상기 커버에 의해 일측이 차폐되어 내부에 밀폐된 공간을 가지며, 타측에 외부의 공기를 흡기하는 흡기공이 형성된 케이스;
   상기 케이스 및 커버의 내부에서 공기를 펌핑하여 상기 커버의 급기구로 압축공기를 공급하는 펌핑부재; 및
   상기 케이스 및 커버의 내부를 분할하여 커버의 상기 급기구 측에 급기구와 연통되는 공기챔버 및 이 공기챔버와 분리된 상태로 상기 펌핑부재의 펌핑을 위한 펌핑실을 제공하고, 상기 공기챔버의 공기를 펌핑실로 유입하는 유입공 및 펌핑실에서 펌핑되는 압축공기를 공기챔버로 배기하여 커버의 급기구로 안내하는 배기공이 형성되고, 상기 유입공과 배기공에 제각기 유입공 밸브와 배기공 밸브가 마련된 격판;을 포함하고,
   상기 펌핑부재는
   전기 에너지를 공급받아 회전축을 회전시키는 모터;
   상기 모터에 의해 롤링하는 롤링부재;
   상기 롤링부재에 일측이 고정되며, 타측에 공기를 격리시키는 에어 포켓을 가지며, 상기 롤링부재의 롤링에 의해 에어 포켓을 신축시켜 상기 유입공으로 유입되는 공기를 펌핑하여 상기 배기공으로 배기하는 복수개의 펌핑 피스톤; 및
   상기 펌핑 피스톤을 상기 케이스의 내부에 유동이 가능한 상태로 고정하는 피스톤 하우징;을 포함하며,
   상기 롤링부재는
   상기 모터의 회전축에 끼워지는 로터;
   상기 로터에 경사상태로 고정되는 경사축; 및
   상기 경사축의 단부에 고정되며 상기 펌핑 피스톤과 고정되는 요동판;을 포함하고,
   상기 롤링부재는
   상기 에어 포켓의 내부 공간에 대한 체적이 감소하게 될 때 발생하는 반력에 따라 상기 로터를 상기 모터의 회전축과 동일한 축선 방향으로 이동시켜 반력을 완충하는 댐핑유닛;이 마련되고,
   상기 댐핑유닛은
   상기 로터와 상기 모터 사이에 개재되는 탄성부재;를 포함하고,
   상기 탄성부재는
   상기 반력이 발생하는 것에 따라 상기 로터를 상기 회전축의 축 방향으로 탄성 변형되면서 지지하며,
   상기 탄성부재는 코일 스프링을 포함하고,
   상기 코일 스프링은
   상기 모터의 회전축과 동일한 축선을 갖도록 상기 로터와 상기 모터에 개재되되,
   상기 로터는
   상기 모터의 회전축이 끼워져 고정되는 결속홀;
   상기 결속홀과 동일한 축선을 갖고 상기 코일 스프링의 상단이 안치되는 스프링 시트가 구비된 완충홀; 및
   상기 모터의 회전축과 일체로 형성되어 상기 코일 스프링의 하단이 안치되는 지지판;을 포함하고,
   상기 결속홀은 그 내부에 상기 회전축의 상단을 탄성 지지하는 완충부재가 구비되고,
   상기 결속홀은 상기 로터가 상기 모터의 회전축과 동일한 축선 방향으로 이동하게 될 때 상기 결속홀 내부의 공기를 외부로 배기하거나 결속홀 외부의 공기가 유입되는 드레인 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 가변식 공압 펌프.
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