KR19990024866U - 공기 압축기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 공기압축기에 관한 것으로, 그 목적은 토출밸브의 개방폭을 제한하는 제한판이 밸브플레이트의 상면에 볼트체결되는데, 신율이 증대되도록 볼트의 길이를 연장하고 스페이서를 설치하여 볼트의 체결력을 유지시키는 것이다.

본 고안에 따른 공기압축기는 실린더(100)와 실린더헤드(600) 사이에 흡입포트(310)와 토출포트(320)가 형성된 밸브플레이트(300)가 개재되며, 밸브플레이트(300)의 상면에 토출밸브(330)의 개방폭을 제한하는 제한판(400)이 볼트(500)체결되어 있는데, 볼트(500)의 길이를 소정길이 연장하여 신율을 증대하고 제한판(400)의 상면과 볼트(500)의 머리부(510) 사이에 원통형상의 스페이서(520)를 설치하였다. 따라서 밸브플레이트(300)가 열응력에 의한 수축 팽창을 반복하여도 볼트(500)의 허용변형량이 증대되어 이의 체결력이 그대로 유지됨으로써 접착제 등을 사용할 필요가 없고, 공기 압축기의 전체적인 신뢰성이 향상되는 이점이 있다.

Description

공기압축기

본 고안은 차량용 에어브레이크 시스템에 사용되는 공기압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡입포트와 토출포트가 형성된 밸브플레이트에 토출밸브의 개방폭을 제한하는 제한판을 결합하는 볼트에 관한 것이다.

일반적으로 소형 자동차에서는 브레이크패달에 가해진 힘으로 배력장치에서 배력이 형성되고, 이 증폭된 힘을 통해 차량을 제동하여 왔다. 그리고 대형 차량 즉 상용차 등에서는 배력장치에서 생성된 배력만으로는 차량의 제동이 충분하지 않기 때문에, 압축된 공기를 제동력으로 이용하는 에어 오버 하이드로릭 브레이크 시스템(Air Over Hydraulic Brake System)이 사용되는데, 여기에는 엔진에 의해 구동되어 공기를 압축하는 공기압축기가 구성된다. 도 1은 이러한 기능을 하는 2개의 실린더로 구성된 공기압축기의 전체적인 구조를 보인 단면도이다.

공기압축기는 이에 도시한 바와 같이, 원통형상의 압축실(10a)이 형성되어 공기가 흡입 압축되는 실린더(10)의 상부에 공기의 흡입과 토출을 안내하는 실린더헤드(60)가 결합되어 있다. 실린더(10)와 실린더헤드(60) 사이에는 선택적으로 개폐되는 흡입포트(31)와 토출포트(12)가 형성된 밸브플레이트(30)가 개재되며, 여기에는 후술하는 피스톤(20)의 작동에 따라 흡입포트(31)를 개폐하는 흡입밸브(미도시), 밸브플레이트(30)의 상면에 설치되어 토출포트(32)를 개폐하는 토출밸브(33)가 구성되어 있다. 그리고 토출밸브(33)의 과도한 개방에 따른 손상을 방지하도록 이의 개방폭을 제한하는 판상의 제한판(40)이 설치되어 있는데, 이것은 중심부와 양측 가장자리부분이 밸브플레이트(30)에 볼트(50)체결되며, 토출포트(32)와 대응하는 부분에 밸브플레이트(30)의 상면과 이격되도록 소정의 곡률면으로 구성되어 있다.

실린더(10) 내부에는 피스톤(20)이 각각 설치되어 직선 왕복운동하는데, 이것은 연결로드(73)를 통해 크랭크샤프트(71)의 편심축(72)과 연결되어 있다. 엔진(미도시)에 의해 회전운동하는 크랭크샤프트(71)는 중심부에 편심회전하는 편심축(72)이 형성되어 있으며 샤프트케이스(70) 내부에서 회전운동 가능하게 지지되어 있다. 한편, 샤프트케이스(70) 내부에는 차량 엔진오일의 일부가 오일분사장치(미도시)에 의해 분사 공급되어 각 구동부를 윤활 및 냉각작용을 한다.

이와 같이 구성된 종래 공기압축기는 엔진(미도시)의 구동에 의해 크랭크샤프트(70)가 회전하게 되면, 이의 회전운동이 편심축(72)과 결합된 연결로드(73)에 의해 각 피스톤(20)의 직선 왕복운동으로 변환된다. 따라서 피스톤(20)이 실린더(10) 내부를 왕복운동함으로써 압축실(10a)에서 공기의 흡입 및 압축작용이 이루어지며, 동시에 샤프트케이스(70) 내부에 오일이 분사 공급되어 윤활작용이 수행된다.

즉, 피스톤(20)이 하사점으로 작동하여 흡입과정에 있을 때에는 흡입밸브(미도시)가 개방되어 흡입포트(31)를 통해 저압의 공기가 압축실(10a)로 흡입되고, 피스톤(20)이 상사점으로 작동하여 압축 토출과정에 있을 때에는 토출밸브(33)가 개방되어 고온고압으로 압축된 공기가 토출포트(32)를 통해 외부로 토출된다. 이 때, 압축공기의 토출시 토출밸브(33)는 제한판(40)의 곡률면과 접촉하게 됨으로써, 이의 개방폭이 제한되어 과도한 개방에 의한 손상이 방지된다.

한편, 토출포트(32)가 형성된 밸브플레이트(30)는 고온고압으로 압축된 공기의 토출시 열응력(thermal stress)에 의해 수축 팽창되어 이의 상면에 볼트(50)결합된 제한판(40)이 이탈될 염려가 있다.

즉, 200℃ 정도의 압축공기가 토출되는 밸브플레이트(30)는 수축 팽창이 지속적으로 이루어지기 때문에, 밸브플레이트(30)의 상면에 제한판(40)을 체결하는 볼트(50)가 풀어지는 경우가 종종 발생된다. 이에 따라 종래에는 볼트(50)의 외주면에 접착제(현사용제품으로는 OMIFIT 200)를 바르고 규정된 토크로 체결하였다.

그러나 이러한 접착제가 굳어져 체결 토크를 유지하기 위한 시간이 소요되며, 볼트(50)가 제한판(40)을 관통하여 밸브플레이트(30)에 체결되는 정도만이 연장되어 있기 때문에, 볼트(50)의 신율(elongation)에 그 한계가 있어 고온에서 체결토크의 유지가 불리하다. 또한 작업자의 실수로 인해 볼트(50)의 외주면에 접착제를 균일하게 바르지 않는 경우가 많이 발생되어 제품 불량의 원인이 되기도 한다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 실린더와 실린더헤드 사이에 흡입포트와 토출포트가 형성된 밸브플레이트가 개재되며, 밸브플레이트의 상면에 토출밸브의 개방폭을 제한하는 제한판이 볼트체결되어 있는데, 볼트의 길이를 소정길이 연장하여 신율을 증대하고 제한판의 상면과 볼트의 머리부 사이에 원통형상의 스페이서를 설치함으로써, 밸브플레이트가 열응력에 의한 수축 팽창을 반복하여도 볼트의 허용변형량이 증대되어 이의 체결력이 그대로 유지되는 공기압축기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 2개의 실린더로 구성된 공기압축기의 전체적인 구조를 보인 단면도이다.

도 2는 본 고안에 따른 2개의 실린더로 구성된 공기압축기의 전체적인 구조를 보인 단면도이다.

도 3은 도 2의 A 부를 발췌한 분해사시도로써, 본 고안에 따른 볼트와 스페이서를 보인 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100..실린더 200..피스톤 300..밸브플레이트

310..흡입포트 320..토출포트 330..토출밸브

340..나사공 400..제한판 410..관통구멍

500..볼트 510..머리부 520..스페이서

600..실린더헤드 700..샤프트케이스

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 공기를 흡입하여 압축 토출하는 압축실이 마련된 실린더, 실린더의 상부에 결합되어 공기의 유입과 토출을 안내하는 실린더헤드, 실린더와 실린더헤드 사이에 설치되며 흡입포트와 토출포트가 형성된 밸브플레이트, 토출포트를 개폐하는 토출밸브, 밸브플레이트의 상면에 마련되어 토출밸브의 개방폭을 제한하는 제한판, 선단부가 제한판을 관통하여 밸브플레이트의 나사공에 이물림결합되는 볼트를 갖춘 공기압축기에 있어서, 볼트는 밸브플레이트의 수축팽창에 따른 허용변형량이 증대되도록 소정길이 연장되어 있으며, 제한판과 볼트의 머리부 사이에는 스페이서가 마련되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 고안에 따른 공기압축기의 전체적인 구조를 보인 단면도이고, 도 3은 본 고안에 따른 스페이서를 발췌하여 보인 분해사시도이다.

본 고안에 따른 차량용 에어 브레이크 시스템에 사용되는 공기압축기는 이들에 도시한 바와 같이, 2개의 압축실(100a)이 병렬로 마련된 실린더(100) 내부에 왕복운동하는 피스톤(200)이 각각 설치되어 있으며, 실린더(100)의 상부에는 공기의 흡입과 토출을 안내하는 실린더헤드(600)가 볼트결합되어 있다. 그리고 실린더헤드(600)와 실린더(100)사이에는 각각 선택적으로 개폐되는 흡입포트(310)와 토출포트(320)가 형성되며 상부플레이트와 하부플레이트로 구성된 밸브플레이트(300)가 개재되어 있으며, 밸브플레이트(300)의 상하면에 토출밸브(330)와 흡입밸브(미도시)가 각각 마련된다. 이에 따라 흡입행정시 흡입밸브(미도시)가 개방되어 저압상태의 외부공기가 흡입포트(310)를 통해 압축실(100a)로 흡입되며, 피스톤(200)이 상사점으로 작동하여 고온고압으로 압축된 공기는 토출밸브(330)가 개방작동함으로써 토출포트(320)를 통해 외부로 토출된다.

한편 토출밸브(330)의 개방폭을 제한하여 과도한 개방에 따른 손상을 방지하는 제한판(400)이 볼트(500)결합되어 있는데, 이것은 토출포트(320)와 상응하는 부분이 밸브플레이트(300)의 상면과 이격되도록 소정의 곡률면으로 이루어져 있다. 제한판(400)의 결합을 위해 이의 양단부와 중심부에는 각각 관통구멍(410)이 천공되어 있으며, 밸브플레이트(300)에는 나사공(340)이 형성되어 있다. 따라서 볼트(500)의 선단부가 관통구멍(410)을 관통하여 나사공(340)에 이물림 결합됨으로써, 제한판(400)이 밸브플레이트(300)의 상면에 고정결합되는데, 본 고안의 특징적인 요소로 볼트(500)의 머리부(510)가 제한판(400)의 상면과 이격되도록 소정길이 연장되어 있다. 볼트(500)의 길이가 종래보다 연장되어 신율(elongation), 즉 허용변형량이 증대되며, 제한판(400)의 상면과 볼트(500)의 머리부(510) 사이에는 스페이서(520)가 개재된다. 스페이서(520)는 소정의 길이를 갖으며 중공된 원통형상으로 구성되어 있어서 볼트(500)가 관통하게 된다.

즉, 제한판(400)은 스페이서(520)가 끼워진 볼트(500)의 선단부가 관통구멍(410)을 관통하여 밸브플레이트(300)의 나사공(340)에 결합됨으로써 고정되는데, 열응력을 받는 밸브플레이트(300)가 수축 팽창작용을 하여도 볼트(500)의 허용변형량이 충분하기 때문에 이의 체결력은 그대로 유지된다.

그리고 실린더(100)의 하부에는 크랭크샤프트(710)가 회전가능하게 설치되는 사프트케이스(700)가 결합된다. 크랭크샤프트(710)는 차량의 엔진(미도시)에 의해 구동되며, 편심 회전운동하는 편심축(720)이 형성되어 있다. 편심축(720)과 피스톤(200)은 연결로드(730)에 의해 연결되어 있어서, 편심 회전운동이 피스톤(200)의 직선왕복운동으로 변환된다. 또한 샤프트케이스(700)에는 1분당 약 5리터 정도의 엔진오일이 오일분사장치(미도시)에 의해 분사됨으로써, 구동부의 윤활 및 냉각작용이 이루어진다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 고안에 따른 공기압축기의 작동을 설명한다. 엔진(미도시)에 의해 크랭크샤프트(710)가 고속으로 회전운동하게 되면, 피스톤(200)이 각각 실린더(100) 내부를 왕복운동하게 된다. 즉, 편심축(720)의 편심회전운동이 연결로드(730)에 의해 피스톤(200)의 직선왕복운동으로 변환된다. 이에 따라 피스톤(200)이 하강할 때는 외부공기가 흡입포트(310)을 통해 실린더(100) 내부로 흡입되고, 다시 피스톤(200)이 상승하게 되면 공기가 고온고압으로 압축되며 토출밸브(330)가 개방되어 토출포트(320)를 통해 외부로 토출된다. 이 때, 토출밸브(330)의 개방시 이것은 제한판(400)의 곡률면과 접하게 됨으로써 과도한 개방이 제한 손상이 방지되며, 이러한 압축공기는 미도시된 에어 드라이어를 지나 에어탱크로 공급된다.

한편, 토출포트(320)를 통해 200℃ 정도의 압축공기가 토출되는 밸브플레이트(300)는 열응력에 의해 수축 팽창현상이 발생되는데, 밸브플레이트(300)의 상면에 제한판(400)을 체결하는 볼트(500)는 스페이서(520)를 통과하여 결합되도록 그 길이가 소정길이 연장되어 있기 때문에, 볼트(500)의 신율, 즉 허용 변형량이 증대되어 밸브플레이트(300)의 수축팽창에 따라 볼트(500)가 나사공(340)에서 이탈되지 않는다. 이에 따라 볼트(500)의 외주면에 접착제 등을 바르지 않고도 체결토크가 그대로 유지되어 이의 조립이 용이하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 공기압축기는 실린더와 실린더헤드 사이에 흡입포트와 토출포트가 형성된 밸브플레이트가 개재되며, 밸브플레이트의 상면에 토출밸브의 개방폭을 제한하는 제한판이 볼트체결되어 있는데, 볼트의 길이를 소정길이 연장하여 신율을 증대하고 제한판의 상면과 볼트의 머리부 사이에 원통형상의 스페이서를 설치하였다. 따라서 밸브플레이트가 열응력에 의한 수축 팽창을 반복하여도 볼트의 허용변형량이 증대되어 이의 체결력이 그대로 유지됨으로써 접착제 등을 사용할 필요가 없고, 공기 압축기의 전체적인 신뢰성이 향상되는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 공기를 흡입하여 압축 토출하는 압축실(100a)이 마련된 실린더(100), 상기 실린더(100)의 상부에 결합되어 공기의 유입과 토출을 안내하는 실린더헤드(600), 상기 실린더(100)와 상기 실린더헤드(600) 사이에 설치되며 흡입포트(310)와 토출포트(320)가 형성된 밸브플레이트(300), 상기 토출포트(320)를 개폐하는 토출밸브(330), 상기 밸브플레이트(300)의 상면에 마련되어 상기 토출밸브(330)의 개방폭을 제한하는 제한판(400), 선단부가 상기 제한판(400)을 관통하여 상기 밸브플레이트(300)의 나사공(340)에 이물림결합되는 볼트(500)를 갖춘 공기압축기에 있어서,

   상기 볼트(500)는 상기 밸브플레이트(300)의 수축팽창에 따른 허용변형량이 증대되도록 소정길이 연장되어 있으며, 상기 제한판(400)과 상기 볼트(500)의 머리부(510) 사이에는 스페이서(520)가 마련되는 것을 특징으로 하는 공기압축기.
2. 제 1항에 있어서, 스페이서(520)는 상기 볼트(500)가 관통하여 상기 볼트(500)의 머리부(510)와 상기 제한판(400)을 이격시키는 원통형상으로 이루어 진 것을 특징으로 하는 공기압축기.