KR101960178B1 - 오픈형 에어 브리더 및 이를 포함하는 ptu 하우징 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부 압력과 외부 대기압과의 평행을 유지할 수 있으며, 외부로부터 수분과 이물질의 유입을 차단할 수 있음과 동시에 내부로부터 누유 방지가 가능한 오픈형 에어 브리더 및 이를 포함하는 PTU 하우징에 관한 것으로, 본 발명은 압력조절이 필요한 장치의 하우징에 설치되는 에어 브리더에 있어서, 상기 하우징의 내부와 연통하는 공기통로를 갖는 본체와, 상기 본체의 일측에 결합되는 캡(Cap)과, 상기 공기통로 상에 설치되는 오일 차단 격벽부 및 상기 공기통로 상에 설치되되, 상기 오일 차단 격벽부보다 상기 캡에 더 가까운 측에 설치되는 수분 차단부를 포함하는 오픈형 에어 브리더를 제공한다.

Description

오픈형 에어 브리더 및 이를 포함하는 PTU 하우징 {OPEN TYPE AIR BREATHER AND PTU HOUSING INCLUDING THE SAME}

본 발명은 오픈형 에어 브리더 및 이를 포함하는 PTU 하우징에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부 압력과 외부 대기압과의 평행을 유지할 수 있으며, 외부로부터 수분과 이물질의 유입을 차단할 수 있음과 동시에 내부로부터 누유 방지가 가능한 오픈형 에어 브리더와 이를 포함하는 PTU 하우징에 관한 것이다.

일반적으로 에어 브리더(Air breather)는 변속기와 감속기를 비롯하여 액슬 등과 같이 일정한 공간을 형성하는 케이스의 내부에 작동 유체에 해당하는 오일을 저장하고 있는 장치에서 필수적으로 구비되는 부품에 해당한다.

예를 들어, 차량의 기어 박스 등에는 공기뿐만 아니라 윤활을 위한 오일도 채워져 있는데, 기어가 장시간 운전하게 되면 기어의 마찰열에 의해서 내부의 온도가 상승하고 이에 따라서 오일 및 공기가 열팽창을 일으켜 기어 박스의 내압이 증가하게 된다.

이에 따라, 에어 브리더는 케이스의 내부에 정압이 발생하거나 작동 유체의 온도 하강으로 인해 부압이 발생할 경우, 대기와의 유동을 통해 온도 및 압력의 변화로부터 기인하는 케이스 내부의 압력 변화를 일정 수준으로 보상하는 기능을 수행한다.

일반적으로 노멀 클로즈드 타입의 에어 브리더는 에어 브리더에 의해 케이스의 내부가 기본적으로 외부와 차단된 상태이고, 케이스의 내부 압력이 상승하거나 상대품이 조립될 경우 에어 브리더의 밸브가 열려서 케이싱의 내부 압력을 외부로 배출시킬 수 있도록 구성된다.

일례로, 종래의 에어 브리더는 도 1에 도시된 바와 같이, 캡(10)과, 상기 캡(10)의 일단에 삽입되는 몸체(20)와, 상기 캡(10)과 몸체(20) 사이에 배치되는 커버(30) 및 스프링(40)을 포함하여 이루어지며, 상기 스프링(40)이 상기 커버(30)를 캡(10)의 바깥 방향으로 누르는 힘 이상으로 내부 압력이 발생하게 되면 상기 커버(30)가 열려 내부 공기가 외부로 배출된다.

하지만, 상기와 같은 에어 브리더에서 커버(30)의 개폐 순간, 즉 내부 압력 증대에 따라 케이스의 내부 공기가 외부로 방출될 때에 공기와 함께 내부 윤활유도 방출될 수 있으며, 내부 부압(-) 발생 시에는 외부의 수분이 내부로 유입되는 등의 품질문제가 발생한다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1489080호(2015.01.27)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 내부 압력과 외부 대기압과의 평행을 유지할 수 있으며, 외부로부터 수분과 이물질의 유입을 차단할 수 있음과 동시에 내부로부터 누유 방지가 가능한 오픈형 에어 브리더 및 이를 포함하는 PTU 하우징을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 압력조절이 필요한 장치의 하우징에 설치되는 에어 브리더에 있어서, 상기 하우징의 내부와 연통하는 공기통로를 갖는 본체와, 상기 본체의 일측에 결합되는 캡(Cap)과, 상기 공기통로 상에 설치되는 오일 차단 격벽부 및 상기 공기통로 상에 설치되되, 상기 오일 차단 격벽부보다 상기 캡에 더 가까운 측에 설치되는 수분 차단부를 포함하는 오픈형 에어 브리더를 제공한다.

이때, 상기 오일 차단 격벽부는, 상기 공기통로의 중앙부로 갈수록 상기 캡에서 멀어지는 측을 향해 기울어지는 경사면을 갖도록 형성될 수 있다.

상기 오일 차단 격벽부는 2개 이상의 격벽으로 이루어질 수 있다.

상기 각 격벽은 상기 공기통로의 길이방향을 따라 서로 이격되어 설치되되, 인접한 격벽끼리 서로 마주보도록 반대측에 설치될 수 있다.

상기 수분 차단부는 수분 차단을 위한 멤브레인(Membrane)으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 오일 차단 격벽부와 상기 수분 차단부 사이에 설치되는 오일 차단부를 더 포함할 수 있다.

상기 오일 차단부는 오일 차단을 위한 멤브레인(Membrane)으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 공기통로 상에 설치되어, 압력에 따라 개폐 가능한 패킹부를 더 포함할 수 있다.

상기 패킹부는, 상기 오일 차단 격벽부와 상기 오일 차단부 사이에 설치될 수 있다.

상기 패킹부는, 적어도 하나의 절개부가 형성된 고무 패킹(Rubber packing) 및 상기 고무 패킹의 하면에 결합되는 오링(O-ring)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 공기통로 상에 설치되며, 오일 입자를 걸러내기 위한 필터를 더 포함할 수 있다.

상기 필터는 상기 수분 차단부와 상기 오일 차단부 사이에 배치될 수 있다.

또한, 상기 캡은 상기 본체의 공기통로와 본체의 외부가 연통될 수 있도록 하는 공간부를 형성하도록 상기 본체에 결합되어, 상기 하우징의 내부와 외부가 항상 통기되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기의 오픈형 에어 브리더를 포함하는 PTU(Power Transfer Unit) 하우징을 제공한다.

본 발명의 오픈형 에어 브리더에 따르면, 에어 브리더가 설치되는 하우징의 내부압이 발생하더라도 내부와 외부가 통기되어 항상 외부 대기압과의 평행을 유지할 수 있다.

또한, 외부로부터 수분과 이물질의 유입을 차단할 수 있음과 동시에, 내부의 오일이 누출되는 것을 방지할 수 있다.

궁극적으로, 본 발명의 오픈형 에어 브리더가 적용되는 시스템의 성능/기능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래의 에어 브리더를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 오픈형 에어 브리더가 적용된 하우징을 도시한 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오픈형 에어 브리더를 도시한 사시도.
도 4a 및 4b는 도 3의 단면도.
도 5는 도 4a의 패킹부를 분리하여 도시한 확대 사시도.
도 6a 및 6b는 도 5의 개폐 상태에 따른 측면도.

이하, 본 발명의 오픈형 에어 브리더 및 이를 포함하는 PTU 하우징에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 2 내지 6을 참조하여 설명하도록 한다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구 범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명의 오픈형 에어 브리더가 적용된 하우징을 도시한 정면도, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오픈형 에어 브리더를 도시한 사시도, 도 4a 및 4b는 도 3의 단면도, 도 5는 도 4a의 패킹부를 분리하여 도시한 확대 사시도이며, 도 6a 및 6b는 도 5의 개폐 상태에 따른 측면도이다.

본 발명의 오픈형 에어 브리더(Air breather)는 변속기와 감속기를 비롯한 액슬 등의 차량 부품과 같이 일정한 공간을 형성하는 하우징의 내부에 작동 유체에 해당하는 오일을 저장하고 있는 장치에 적용될 수 있다.

특히, 본 발명의 오픈형 에어 브리더는 4WD용 구동계 시스템에 적용될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 오픈형 에어 브리더(1)가 PTU(Power Transfer Unit) 하우징에 설치될 수 있다.

구동계 시스템의 구동 시 내부 압력 상승이 발생함에 따라 높아진 내부 압력은 외부 대기압과 평행을 유지하고자 하며, 이에 따라 본 발명의 오픈형 에어 브리더는 압력 보상 기능을 주기능으로 하는 장치로서, 하우징의 내부에서 발생된 정압 또는 부압을 대기압 수준으로 보상하는 역할과 함께 하우징 내부로의 이물질과 수분의 유입 및 내부 오일의 유출을 방지하는 역할을 한다.

이하, 도 3 내지 6을 참고하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 오픈형 에어 브리더(1)에 관하여 구체적으로 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 오픈형 에어 브리더(1)는 크게 본체(100), 캡(200), 오일 차단 격벽부(300), 수분 차단부(400), 오일 차단부(500), 패킹부(600) 및 필터(700)를 포함하여 이루어질 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 캡(200)이 상기 본체(100)의 일측에 결합되는 구조를 이루며, 도 4a를 참고하여 이를 구체적으로 살펴보면, 상기 본체(100)는 상기 PTU 하우징의 내부와 연통하는 공기통로(120)를 갖으며, 본 일 실시 예에서 상기 본체(100)는 파이프 형상으로 형성되어 내부에 중공의 공기통로(120)가 관통하도록 형성된다. 이에 따라, 상기 하우징의 내부와 외부를 연통할 수 있도록 한다.

상기 캡(200)은 상기 본체(100)의 일측에 결합되며, 이하 상기 본체(100)에 캡(200)이 결합되는 측을 상단부, 그 반대측을 하단부로 정하여 설명하도록 한다. 이때, 상기 캡(200)은 상기 본체(100)의 공기통로(120)와 본체(100)의 외부가 연통될 수 있도록 하는 공간부(140)를 형성하도록 상기 본체(100)에 결합되어, 상기 하우징의 내부와 외부가 항상 통기되도록 할 수 있다.

즉, 도 3 및 4a에 도시된 바와 같이, 상기 캡(200)은 상기 본체의 공기통로(120)의 일단을 막도록 결합되지 않으며, 일정한 공간부(140)를 형성할 수 있도록 상기 본체(100)의 상단부와 이격된 상태로 결합되는 것이다.

이에 따라, 본 발명의 오픈형 에어 브리더에 따르면, 에어 브리더가 설치되는 하우징의 내부압이 발생하더라도 내부와 외부가 통기되어 항상 외부 대기압과의 평행을 유지할 수 있다.

본 일 실시 예에서, 상기 공기통로(120) 상에는 상단에서 하단으로 갈수록 차례로 수분 차단부(400), 필터(700), 오일 차단부(500), 패킹부(600) 및 오일 차단 격벽부(300)가 설치되고 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 구성들 중 일부가 생략될 수 있음은 물론, 배치 순서가 바뀌어도 무관하다.

아래에서는, 본 실시 예를 기준으로, 각 구성의 기능 및 효과에 대하여 살펴보도록 한다.

우선, 상기 수분 차단부(400)는 상기 공기통로(120)에서 가장 상측에 배치되고 있는 것으로, 이는 외부의 수분 및 이물질이 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기 수분 차단부(400)는 수분 차단을 위한 멤브레인(Membrane)으로 이루어질 수 있다.

다음으로, 상기 오일 차단 격벽부(300)는 상기 공기통로(120)에서 가장 하측에 배치되고 있는 것으로, 이는 상기 하우징 내부의 오일이 외부로 누출되지 않도록 하기 위한 것이다.

구체적으로, 상기 오일 차단 격벽부(300)는, 상기 공기통로(120)의 중앙부로 갈수록 상기 캡(200)에서 멀어지는 측을 향해 기울어지는 경사면을 갖도록 형성될 수 있다.

즉, 본 실시 예에서 상기 본체(100)는 파이프의 형상으로 형성되므로, 상기 오일 차단 격벽부(300)는 상기 공기통로(120)의 반경방향 내측으로 갈수록 하단부를 향해 기울어지도록 형성되는 것이다.

이에 따라, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 하우징의 내부 압력 상승에 따라 내부의 오일 및 공기가 함께 상승될 때, 오일이 상기 오일 차단 격벽부(300)에 부딪힌 후 하단부를 향해 내려갈 수 있도록 한다.

본 실시 예에서는 상기 오일 차단 격벽부(300)가 2개의 격벽으로 이루어지고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 격벽의 개수는 무관하다.

이때, 상기 각 격벽은 상기 공기통로(120)의 길이방향을 따라 서로 이격되어 설치되되, 인접한 격벽끼리 서로 마주보도록 반대측에 설치될 수 있다.

즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 오일 차단 격벽부(300)는 지그재그로 격벽 미로구조를 형성하여 보다 효과적으로 오일의 누출을 방지할 수 있도록 한다.

또한, 상기 오일 차단 격벽부(300)와 상기 수분 차단부(400) 사이에는 오일 차단부(500)가 설치될 수 있다.

이때, 상기 오일 차단부(500)는 오일 차단을 위한 섬유 재질의 멤브레인(Membrane)으로 이루어질 수 있다.

이에 따라, 상기 오일 차단 격벽부(300)를 통과하여 상단부로 향하는 오일을 2차적으로 막아 누유를 방지할 수 있도록 한다.

또한, 상기 공기통로(120) 상에 설치되어, 압력에 따라 개폐 가능한 패킹부(600)를 더 포함할 수 있으며, 구체적으로, 상기 패킹부(600)는 상기 오일 차단 격벽부(300)와 상기 오일 차단부(500) 사이에 설치될 수 있다.

이때, 상기 패킹부(600)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 절개부가 형성된 고무 패킹(Rubber packing; 620) 및 상기 고무 패킹(620)의 하면에 결합되는 오링(O-ring; 640)을 포함할 수 있다.

이에 따라, 도 6a에 도시된 바와 같이, 외부와 내부의 압력이 같을 때에는 상기 고무 패킹(620)이 막힌 상태를 유지하게 되며, 내부의 압력이 상승하게 되면 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 고무 패킹(620)이 압력이 높은 측에서 낮은 측을 향해 열리며 공기가 빠져나갈 수 있게 된다.

이와 같이, 상기 패킹부(600)는 통기성을 확보함과 동시에 오일의 누출 방지가 가능하도록 한다.

또한, 상기 공기통로(120) 상에 설치되며, 오일 입자를 걸러내기 위한 필터(700)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 필터(700)는 상기 수분 차단부(400)와 상기 오일 차단부(500) 사이에 배치될 수 있다.

이에 따라, 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 내부에서 공기가 배출될 때에 오일 입자가 함께 배출되는 것을 방지할 수 있다.

결과적으로, 상기와 같은 본 발명의 오픈형 에어 브리더에 따르면 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 하우징의 내부 압력 상승에 따라 내부의 오일 및 공기가 함께 상승될 때, 오일이 상기 오일 차단 격벽부(300), 패킹부(600), 오일 차단부(500) 및 필터(700)에 의해 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있음과 동시에, 공기는 상기 공간부(140)를 통해 외부로 배출될 수 있으며, 이에 따라 내부 압력이 외부 대기압과의 평형을 이룰 수 있도록 한다.

또한, 상기 캡(200), 수분 차단부(400) 및 필터(700)에 의해 외부로부터 수분과 이물질의 유입을 차단할 수 있다.

궁극적으로, 본 발명의 오픈형 에어 브리더가 적용되는 시스템의 성능/기능을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

1: 오픈형 에어 브리더 100: 본체
120: 공기통로 140: 공간부
200: 캡 300: 오일 차단 격벽부
400: 수분 차단부 500: 오일 차단부
600: 패킹부 620: 고무 패킹
640: 오링 700: 필터

Claims (14)

1. 압력조절이 필요한 장치의 하우징에 설치되는 에어 브리더에 있어서,
   상기 하우징의 내부와 연통하는 공기통로를 갖는 본체;
   상기 본체의 일측에 결합되는 캡(Cap);
   상기 공기통로 상에 설치되는 오일 차단 격벽부;
   상기 공기통로 상에 설치되되, 상기 오일 차단 격벽부보다 상기 캡에 더 가까운 측에 설치되는 수분 차단부; 및
   상기 오일 차단 격벽부와 상기 수분 차단부 사이에 설치되는 오일 차단부;를 포함하며,
   상기 오일 차단 격벽부는 2개 이상의 격벽으로 이루어지고, 상기 각 격벽은 상기 공기통로의 길이방향을 따라 서로 이격되어 설치되되, 인접한 격벽끼리 서로 마주보도록 반대측에 설치되며,
   상기 오일 차단부는 오일 차단을 위한 멤브레인(Membrane)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오픈형 에어 브리더.
2. 제1항에 있어서,
   상기 오일 차단 격벽부는, 상기 공기통로의 중앙부로 갈수록 상기 캡에서 멀어지는 측을 향해 기울어지는 경사면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 오픈형 에어 브리더.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 수분 차단부는 수분 차단을 위한 멤브레인(Membrane)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오픈형 에어 브리더.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 공기통로 상에 설치되어, 압력에 따라 개폐 가능한 패킹부;
   를 더 포함하는 오픈형 에어 브리더.
9. 제8항에 있어서,
   상기 패킹부는, 상기 오일 차단 격벽부와 상기 오일 차단부 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 오픈형 에어 브리더.
10. 제8항에 있어서,
    상기 패킹부는,
    적어도 하나의 절개부가 형성된 고무 패킹(Rubber packing); 및
    상기 고무 패킹의 하면에 결합되는 오링(O-ring);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 오픈형 에어 브리더.
11. 제1항에 있어서,
    상기 공기통로 상에 설치되며, 오일 입자를 걸러내기 위한 필터;
    를 더 포함하는 오픈형 에어 브리더.
12. 제11항에 있어서,
    상기 필터는 상기 수분 차단부와 상기 오일 차단부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 오픈형 에어 브리더.
13. 제1항에 있어서,
    상기 캡은 상기 본체의 공기통로와 본체의 외부가 연통될 수 있도록 하는 공간부를 형성하도록 상기 본체에 결합되어, 상기 하우징의 내부와 외부가 항상 통기되도록 하는 것을 특징으로 하는 오픈형 에어 브리더.
14. 제1항, 제2항, 제5항, 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 오픈형 에어 브리더를 포함하는 PTU(Power Transfer Unit) 하우징.
    

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