KR102239940B1 - 소형 공기 압축기의 베어링의 위치지정 방법 및 그 위치지정 구조 - Google Patents

소형 공기 압축기의 베어링의 위치지정 방법 및 그 위치지정 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소형 공기 압축기의 베어링의 위치지정 방법 및 그 위치지정 구조를 제공한다. 상기 베어링의 위치지정 방법은, 스탬핑 공구를 이용해 베어링의 내부 휠 안에 위치하며 베어링 외표면으로 연장되는 샤프트 로드 상단면에 스탬핑함으로써, 샤프트 로드의 상단부가 가압되어 외부 확대 립을 구부리도록 해, 베어링이 샤프트 로드의 외부 확대 립 및 링형 벽의 긴밀한 클램핑을 통해 단단히 위치지정되도록 하는 것이다. 소형 공기 압축기가 작동하면 전동 기구 기어의 샤프트 로드가 직접 베어링을 단단히 죄므로, 전동 기구가 작동하는 동안 샤프트 로드와 베어링의 위치지정이 느슨해지지 않는다. 그러나, 느슨해진 경우에는 전동 기구 샤프트 로드와 제 2 위치지정 홀 베어링의 내부 휠이 서로 마찰되어 손상, 파손되므로 사용 수명이 줄어들게 된다.

Description

소형 공기 압축기의 베어링의 위치지정 방법 및 그 위치지정 구조{Positioning method of bearing of small air compressor and its positioning structure}
본 발명은 소형 공기 압축기의 베어링의 위치지정 방법 및 그 위치지정 구조로서, 특히 스탬핑 공구를 이용해 베어링의 내부 휠 안에 위치하며 베어링 외표면으로 연장되는 샤프트 로드 상단면에 스탬핑함으로써, 샤프트 로드의 상단부가 가압되어 외부 확대 립을 구부리도록 해, 베어링이 샤프트 로드의 외부 확대 립 및 링형 벽의 긴밀한 클램핑을 통해 단단히 위치지정되도록 한다.
도 10 및 도 11을 참조하면 종래의 차량용 공기 압축기(1)가 도시되어 있으며, 상기 공기 압축기(1)는 베이스(11), 상기 베이스 상에 결합되는 실린더(12), 상기 베이스 상에 조립되는 모터(13), 및 상기 모터(13)에 의해 구동되어 상기 실린더(12) 내에서 왕복운동을 할 수 있는 피스톤 몸체(14)를 포함한다. 피스톤 몸체(14)는 모터(13)에 의해 실린더(12) 내에서 왕복운동을 해, 가스의 흡입, 압축 및 가압 가스의 배출을 완료한다.
일반적으로, 종래의 차량용 공기 압축기 (1)의 모터(13)는 기어 기구(15) 및 크랭크 기구의 동력 전달을 통해 피스톤 몸체(14)를 왕복운동시킨다. 상기 기어 기구(15)는 모터(13)의 스핀들(131) 상에 장착되는 제 1 기어(원동 기어)(151), 및 제 1 기어(151)와 맞물리는 제 2 기어(피동 기어)(152)를 포함하고, 크랭크 기구는 중력 블록(161), 샤프트 로드(162) 및 연결 로드(164)를 포함한다. 샤프트 로드(162)의 일 단은 제 2 기어(152)를 관통해, 베이스(11) 상에 설치되는 샤프트 홀(110) 내에 장착되며, 샤프트 홀(110) 내에는 통상적으로 베어링(111) 또는 금속 슬리브(112)가 설치된다(도 8 및 도 9를 동시에 참조). 베어링(111)은 완전한 원형 구조이며, 크랭크 기구의 샤프트 로드(162)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 나사(17)를 통해 베어링(111)에 고정되거나, 도 8에 도시된 바와 같이 고정 버클(18)을 통해 샤프트 홀(110) 내에 설치된 금속 슬리브(112) 안에 고정된다. 또한, 샤프트 로드(164)의 일 단은 피스톤 몸체(14)의 피스톤 로드(141)의 말단(142) 상의 원형 홀(143)에 피봇 설치된다. 연결 로드(164)는 샤프트 로드(162)에 비해 편심되어 있으므로, 제 2 기어(152)가 제 1 기어(151)에 의해 구동되면 피스톤 몸체(14)는 실린더(12) 내에서 왕복운동을 하게 된다.
그러나, 종래의 차량용 공기 압축기(1)의 피스톤 몸체(14)가 실린더(12) 내에서 왕복운동을 하는 과정에서 종종 변형 운동이 발생해, 공기 압축기의 효율에 영향을 미치며 상기 공기 압축기의 사용 수명을 단축시키게 된다. 발명자가 이에 대해 깊이 연구한 결과, 원인 중 하나는 종래의 플라스틱 재질의 베이스(11)가 고온으로 인해 약간 연질화되었기 때문인 것으로 밝혀졌다. 따라서, 피스톤 로드(141)가 고주파 왕복운동을 할 때, 피스톤 몸체(14)의 피스톤 로드(141)와 베어링(111)이 서로 맞물리는 상황에서 상술한 바와 같이 나사(17)를 통해 샤프트 로드(162)와 베어링(111)을 고정하면, 실제로 나사(17)의 수나사(171) 및 샤프트 로드(162)의 암나사(163)가 나삿니의 결합으로 인해 깊이가 불충분해지거나 고정 나사(17)의 토션이 불충분해져, 베어링(111)의 내부 휠 내경 방향 면에서 샤프트 로드(162)가 느슨해지고 심지어 공회전하게 된다. 또한, 고정 버클(18)을 통해 금속 슬리브(112) 안의 크랭크 기구의 샤프트 로드(162) 링형 홈(165)을 고정하면 장기간 사용 시 고정 버클(18)이 떨어지거나 느슨해질 수도 있다. 나사(17) 또는 고정 버클(18) 중 어떤 것을 사용해 샤프트 로드(162)를 베어링(111) 또는 금속 슬리브(112)와 결합시키더라도, 피스톤 몸체(14)가 고주파에서 왕복운동을 하면 샤프트 홀(110)과 베어링(111)은 한 방향으로 약간 이동하고 변형되며, 샤프트 홀(110) 주변의 벽면이 기어 기구(15)의 제 2 기어(152) 측면벽에 의해 증가해 서로 마찰하는 현상도 야기한다. 이에 따라 피스톤 몸체(14)가 한 방향으로 이동하고, 피스톤 헤드(144)는 실린더(12)에서 수직 방향 운동을 유지할 수 없게 되어 한 방향으로 약간 이동하며, 이로 인해 피스톤 몸체(14)가 왕복운동을 할 때 샤프트 로드(162)가 장착된 샤프트 홀(110)의 내벽은 일정하지 않은 힘으로 인해 임의의 부분이 마모된다. 샤프트 홀(110)이 마모된 후, 상기 샤프트 로드(162)의 회전축(도 11의 부호 A로 표시됨)은 비정점 원심의 운동을 형성한다. 이러한 현상이 발생하면 상기 연결 로드(164)의 회전축(도 11의 부호 C로 표시됨)은 비원형의 운동을 형성하고, 나아가 피스톤 몸체(14)의 피스톤 헤드(144)가 실린더(12) 내에서 왕복운동을 할 때 변형 운동을 야기해(도 12의 점선으로 표시됨), 피스톤 몸체(14)의 피스톤 헤드(144) 및 샤프트 홀(110)의 베어링(111)이 쉽게 파손되고 수명이 감소하게 된다.
본 발명의 주된 목적은 소형 공기 압축기의 베어링의 위치지정 방법 및 그 위치지정 구조를 제공하는 것이다.
상기 베어링의 위치지정 방법은, 스탬핑 공구를 이용해 베어링의 내부 휠 안에 위치하는 샤프트 로드 상단면을 스탬핑함으로써, 샤프트 로드의 상단부가 가압되어 외부 확대 립을 구부리도록 해, 베어링이 샤프트 로드의 외부 확대 립 및 링형 벽의 긴밀한 클램핑을 통해 단단히 위치지정되도록 하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 소형 공기 압축기의 베어링 위치지정 구조의 입체도이다.
도 2는 본 발명에 따른 소형 공기 압축기의 베어링 위치지정 구조의 입체 분해도이다.
도 3은 본 발명에 따른 베어링 위치지정 방법의 제작도이다.
도 4는 본 발명에 따른 공구 구조의 입체도이다.
도 5는 본 발명에 따른 소형 공기 압축기의 베어링이 위치지정되지 않은 상태의 단면 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 소형 공기 압축기의 베어링이 위치지정된 상태의 단면 평면도이다.
도 7은 도 6의 부분 확대도이다.
도 8은 종래의 공기 압축기의 부속품에 대한 분해도 약도이다.
도 9는 또 다른 종래의 공기 압축기의 부속품에 대한 분해도 약도이다.
도 10은 또 다른 종래의 공기 압축기의 부속품에 대한 분해도 약도이다.
도 11은 도 10의 평면도로서, 가상선으로 피스톤 로드의 이동 상태를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 11의 샤프트 로드 및 연결 로드의 회전 운동을 나타낸 설명도이다.
본 발명의 구조를 보다 상세히 이해할 수 있도록, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 소형 공기 압축기(2)의 베어링(6)의 위치지정 방법 및 그 위치지정 구조를 제공하며, 상기 소형 공기 압축기(2)는 베이스(3), 상기 베이스(3) 상에 결합되는 실린더(4), 상기 베이스(3) 상에 조립되는 전동 기구를 포함한다.
베이스(3)는 이격되게 개설된 제 1 위치지정 홀(31) 및 제 2 위치지정 홀(32)을 구비하며, 동력 모터 코어 단부에 설치된 피니언 기어(종래기술의 도면에는 미도시)가 제 1 위치지정 홀(31)을 관통하고, 제 2 위치지정 홀(32) 내에 베어링(6)이 설치되며, 상기 베어링(6)은 외부 휠(61), 내부 휠(62) 및 내부 휠(62)과 외부 휠(61) 사이에 위치하는 복수의 볼(63)로 구성된다.
실린더(4)는 일체로 또는 연결 기술을 이용해 상기 베이스(3) 상에 결합되며, 실린더(4) 상에는 가스 저장 시트(41) 및 기체 출력용 매니폴드(411, 412)가 연통되고, 매니폴드(411, 412)는 전송 호스, 안전 밸브 또는 압력 시계와 연결될 수 있다.
전동 기구는 중량 블록을 구비하는 기어(51)를 포함하며, 상기 기어(51)는 상기 피니언 기어와 맞물릴 수 있고(종래기술의 도면에는 미도시), 상기 기어(51) 상에는 샤프트 로드(52) 및 연결 로드(53)가 설치된다. 상기 샤프트 로드(52)의 2개의 말단은 서로 다른 구경의 원기둥형이고, 양자 사이에는 계단 형상의 링형 벽(521)이 형성되며, 상기 샤프트 로드(52)의 큰 구경의 일 단은 하향으로 파인 갭(522)을 구비한다. 갭(522)을 구비하는 상기 샤프트 로드(52)의 말단은 상기 기어(51) 상에 설치되고, 샤프트 로드(52)의 작은 직경의 타 단은 상기 원형의 상단면(523)을 구비하며, 샤프트 로드(52)의 상단면(523) 중앙에는 요홈(524)이 설치된다.
도 2, 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 베어링(6)의 위치지정 방법은, 상기 작은 구경의 샤프트 로드(52)의 일 단이 제 2 위치지정 홀(32)의 베어링(6)의 내부 휠(62)에 관통 설치되어 베어링(6)의 외표면으로부터 연장됨으로써, 샤프트 로드(52)의 링형 벽(521)이 베어링(6)에 접촉할 수 있게 되는 방법을 이용한다. 또한, 스탬핑 공구(7)를 이용해 베어링(6)의 내부 휠(62) 안에 위치하는 샤프트 로드(52) 상단면에 스탬핑함으로써, 샤프트 로드(52)의 상단부가 가압되어 외부 확대 립(525)을 구부리도록 해, 베어링(6)이 샤프트 로드(52)의 외부 확대 립(525) 및 링형 벽(521)의 긴밀한 클램핑을 통해 단단히 위치지정되도록 한다.
도 4를 참조하면, 상기 스탬핑 공구(7)는 반압 헤드(71)를 구비하며, 상기 반압 헤드(71)의 상부 평면(72)은 중앙 방향으로 점차 작아지는 구경에 중심 요홈(73)이 설치된다. 즉, 중심 요홈(73)과 상부 평면(72) 사이에 경사 원추형 벽(74)이 형성된다. 또한, 중심 요홈(73)은 상부 평면(72)의 높이를 초과하는 돌출 핀(75)이 상향으로 연장되며, 상기 돌출 핀(75)의 반경 방향 구경(A)은 샤프트 로드(52)의 요홈(524)의 반경 방향 구경(B)보다 크므로, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 스탬핑 공구(7)의 반압 헤드(71)가 샤프트 로드(52)의 상단면(523)을 펀칭하면 상기 스탬핑 공구(7)의 돌출 핀(75)이 샤프트 로드(52)의 요홈(524)에 위치해(도 7을 동시에 참조), 돌출 핀(75)이 샤프트 로드(52)의 요홈(524) 방향으로 반경방향 리벳력(F)을 가하는 효과가 있다. 샤프트 로드(52)의 상단면(523)은 스탬핑 공구(7)의 중심 요홈(73)에 의해 가압되어 구부러지며, 구부러진 상기 샤프트 로드(52)의 상단면(523)은 스탬핑 공구(7)의 경사 원추형 벽(74)과 접촉하고, 샤프트 로드(52)의 요홈(524) 상단의 홈 벽면은 스탬핑 공구(7)의 중심 요홈(73)에 의해 가압되어 내부 곡선 벽(527)을 형성한다. 샤프트 로드(52)의 외주변 상단에는 베어링(6)의 내부 휠(62)의 외부 버클 벽(526)이 단단히 고정되고, 상기 샤프트 로드(52)의 상단면(523), 내부 곡선 벽(527) 및 외부 버클 벽(526)은 상기 외부 확대 립(525)을 공동으로 형성한다.
소형 공기 압축기(2)가 작동하면 전동 기구 기어(51)의 샤프트 로드(52)가 직접 베어링(6)을 단단히 죄므로, 전동 기구가 작동하는 동안 샤프트 로드(52)와 베어링(6)의 위치지정이 헐거워져 떨어지는 일이 없게 된다. 따라서 제 2 위치지정 홀(32) 내의 베어링(6)이 쉽게 파손되지 않으며, 피스톤 헤드가 실린더(4) 내에서 상하 왕복의 직선 운동을 하는 최적의 상태를 유지하도록 간접적인 영향을 미친다.
상술한 내용을 종합하면, 본 발명은 소형 공기 압축기(2)의 베어링(6)의 위치지정 방법 및 그 위치지정 구조를 제공하며, 상기 베어링(6)의 위치지정 방법은, 스탬핑 공구(7)를 이용해 베어링(6)의 내부 휠(62) 안에 위치한 샤프트 로드(52) 상단면에 스탬핑함으로써, 샤프트 로드(52)의 상단부가 가압되어 외부 확대 립(525)을 구부리도록 해, 스탬핑 공구(7)의 돌출 핀(75)이 샤프트 로드(52)의 요홈(524) 방향으로 반경방향 리벳력(F)을 가하는 효과를 만든다. 이를 통해, 베어링(6)이 샤프트 로드(52)의 외부 확대 립(525) 및 링형 벽(521)의 긴밀한 클램핑을 통해 단단히 위치지정되도록 한다.
(1)공기 압축기
(11)베이스
(110)샤프트 홀
(111)베어링
(112)금속 슬리브
(12)실린더
(13)모터
(131)스핀들
(14)피스톤 몸체
(141)피스톤 로드
(142)말단
(143)원형 홀
(144)피스톤 헤드
(15)기어 기구
(151)제 1 기어
(152)제 2 기어
(161)중력 블록
(162)샤프트 로드
(163)암나사
(164)연결 로드
(165)링형 홈
(17)나사
(171)수나사
(18)고정 버클
(2)공기 압축기
(3)베이스
(31)제 1 위치지정 홀
(32)제 2 위치지정 홀
(4)실린더
(41)가스 저장 시트
(411)(412)매니폴드
(51)기어
(52)샤프트 로드
(521)링형 벽
(522)갭
(523)상단면
(524)요홈
(525)외부 확대 립
(526)외부 버클 벽
(527)내부 곡선 벽
(53)연결 로드
(6)베어링
(61)외부 휠
(62)내부 휠
(63)볼
(7)스탬핑 도구
(71)반압 헤드
(72)상부 평면
(73)중심 요홈
(74)경사 원추형 벽
(75)돌출 핀
(F)반경방향 리벳력

Claims (6)

  1. 소형 공기 압축기의 베어링의 위치지정 방법으로서, 상기 공기 압축기는,
    이격되게 개설된 제 1 위치지정 홀 및 제 2 위치지정 홀을 구비하며, 동력 모터 코어 단부에 설치된 피니언 기어가 제 1 위치지정 홀을 관통하고, 제 2 위치지정 홀 내에 베어링이 설치되며, 상기 베어링은 외부 휠, 내부 휠 및 내부 휠과 외부 휠 사이에 위치하는 복수의 볼로 구성되는 베이스;
    일체로 또는 연결 기술을 이용해 상기 베이스 상에 결합되며, 가스 저장 시트 및 기체 출력용 매니폴드가 연통되는 실린더;
    중량 블록을 구비하는 기어를 포함하며, 상기 기어는 상기 피니언 기어와 맞물릴 수 있고, 상기 기어 상에는 샤프트 로드 및 연결 로드가 설치되며, 상기 샤프트 로드의 2개의 말단은 서로 다른 구경의 원기둥형이고, 양자 사이에는 계단 형상의 링형 벽이 형성되는 전동 기구;를 포함하며, 본 발명의 베어링의 위치지정 방법은 스탬핑 공구를 이용해 베어링의 내부 휠 안에 위치하는 샤프트 로드 상단면을 스탬핑함으로써, 샤프트 로드의 상단부가 가압되어 외부 확대 립을 구부리도록 해, 베어링이 샤프트 로드의 외부 확대 립 및 링형 벽의 긴밀한 클램핑을 통해 단단히 위치지정되도록 하는 것임을 특징으로 하며,
    상기 2개의 말단은 서로 다른 구경의 샤프트 로드이고, 상기 샤프트 로드의 큰 구경의 일 단은 하향으로 파인 갭을 구비하며, 갭을 구비하는 상기 샤프트 로드의 말단은 상기 기어 상에 설치되고, 샤프트 로드의 작은 직경의 타 단은 원형의 상단면을 구비하며, 샤프트 로드의 상단면 중앙에는 요홈이 형성되고,
    상기 스탬핑 공구는 반압 헤드를 구비하며, 상기 반압 헤드의 상부 평면은 중앙 방향으로 점차 작아지는 구경에 중심 요홈이 설치되고, 즉, 중심 요홈과 상부 평면 사이에 경사 원추형 벽이 형성되며, 중심 요홈은 상부 평면의 높이를 초과하는 돌출 핀이 상향으로 연장되어, 스탬핑 공구의 반압 헤드가 샤프트 로드의 상단면을 스탬핑하면 상기 스탬핑 공구의 돌출 핀은 샤프트 로드의 요홈에 위치하게 되고, 샤프트 로드의 상단면은 스탬핑 공구의 중심 요홈에 의해 가압되어 구부러지며, 구부러진 상기 샤프트 로드의 상단면은 스탬핑 공구의 경사 원추형 벽과 접촉하고, 샤프트 로드의 요홈 상단의 홈 벽면은 스탬핑 공구의 중심 요홈에 의해 가압되어 내부 곡선 벽을 형성하며, 샤프트 로드의 외주변 상단에는 베어링의 내부 휠의 외부 버클 벽이 단단히 고정되고, 상기 샤프트 로드의 상단면, 내부 곡선 벽 및 외부 버클 벽은 상기 외부 확대 립을 공동으로 형성하며,
    상기 스탬핑 공구의 돌출 핀의 반경 방향 구경은 샤프트 로드의 요홈의 반경 방향 구경보다 크므로, 상기 스탬핑 공구의 반압 헤드가 샤프트 로드의 상단면을 펀칭하면 상기 스탬핑 공구의 돌출 핀이 샤프트 로드의 요홈에 위치되어, 돌출 핀이 샤프트 로드의 요홈 방향으로 반경방향 리벳력을 가하는 효과가 생기는, 소형 공기 압축기의 베어링의 위치지정 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 작은 구경의 샤프트 로드의 일 단은 제 2 위치지정 홀의 베어링의 내부 휠에 관통 설치되어 베어링의 외표면으로부터 연장됨으로써, 샤프트 로드의 링형 벽이 베어링 상에 접촉할 수 있게 되는, 소형 공기 압축기의 베어링의 위치지정 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 소형 공기 압축기의 베어링의 위치지정 구조로서, 상기 공기 압축기는,
    이격되게 개설된 제 1 위치지정 홀 및 제 2 위치지정 홀을 구비하며, 동력 모터 코어 단부에 설치된 피니언 기어가 제 1 위치지정 홀을 관통하고, 제 2 위치지정 홀 내에 베어링이 설치되며, 상기 베어링은 외부 휠, 내부 휠 및 내부 휠과 외부 휠 사이에 위치하는 복수의 볼로 구성되는 베이스;
    일체로 또는 연결 기술을 이용해 상기 베이스 상에 결합되며, 가스 저장 시트 및 기체 출력용 매니폴드가 연통되는 실린더;
    중량 블록을 구비하는 기어를 포함하며, 상기 기어는 상기 피니언 기어와 맞물릴 수 있고, 상기 기어 상에는 샤프트 로드 및 연결 로드가 설치되며, 상기 샤프트 로드의 2개의 말단은 서로 다른 구경의 원기둥형이고, 양자 사이에는 계단 형상의 링형 벽이 형성되는 전동 기구;를 포함하며, 상기 샤프트 로드의 상단부가 가압되어 외부 확대 립을 구부림으로써, 베어링이 샤프트 로드의 외부 확대 립 및 링형 벽의 긴밀한 클램핑을 통해 단단히 위치지정되도록 하는 것을 특징으로 하며,
    상기 2개의 말단은 서로 다른 구경의 샤프트 로드이고, 상기 샤프트 로드의 큰 구경의 일 단은 하향으로 파인 갭을 구비하며, 갭을 구비하는 상기 샤프트 로드의 말단은 상기 기어 상에 설치되고, 샤프트 로드의 작은 직경의 타 단은 원형의 상단면을 구비하며, 샤프트 로드의 상단면 중앙에는 요홈이 형성되고,
    스탬핑 공구는 반압 헤드를 구비하며, 상기 반압 헤드의 상부 평면은 중앙 방향으로 점차 작아지는 구경에 중심 요홈이 설치되고, 즉, 중심 요홈과 상부 평면 사이에 경사 원추형 벽이 형성되며, 중심 요홈은 상부 평면의 높이를 초과하는 돌출 핀이 상향으로 연장되어, 스탬핑 공구의 반압 헤드가 샤프트 로드의 상단면을 스탬핑하면 스탬핑 공구의 돌출 핀은 샤프트 로드의 요홈에 위치하게 되고, 샤프트 로드의 상단면은 스탬핑 공구의 중심 요홈에 의해 가압되어 구부러지며, 구부러진 상기 샤프트 로드의 상단면은 스탬핑 공구의 경사 원추형 벽과 접촉하고, 샤프트 로드의 요홈 상단의 홈 벽면은 스탬핑 공구의 중심 요홈에 의해 가압되어 내부 곡선 벽을 형성하며, 샤프트 로드의 외주변 상단에는 베어링의 내부 휠의 외부 버클 벽이 단단히 고정되고, 상기 샤프트 로드의 상단면, 내부 곡선 벽 및 외부 버클 벽은 상기 외부 확대 립을 공동으로 형성하며,
    스탬핑 공구의 돌출 핀의 반경 방향 구경은 샤프트 로드의 요홈의 반경 방향 구경보다 크므로, 스탬핑 공구의 반압 헤드가 샤프트 로드의 상단면을 펀칭하면 스탬핑 공구의 돌출 핀이 샤프트 로드의 요홈에 위치되어, 돌출 핀이 샤프트 로드의 요홈 방향으로 반경방향 리벳력을 가하는 효과가 생기는, 소형 공기 압축기의 베어링의 위치지정 구조.
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