KR20110096171A - 컴프레서 및 클러치 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 피스톤(6, 7), 실린더(8, 9), 크랭크 샤프트(12), 윤활유 연결부(14) 및 윤활유 공급 채널(13, 15, 16, 20, 21)을 포함하며, 컴프레서(1)의 크랭크 샤프트(12)를 구동 장치에 연결 또는 구동 장치에서 분리시키는 클러치 장치(3)를 갖는, 차량 내에서 압축 공기를 생성하는 컴프레서(1)에 관한 것으로서, 윤활유 공급 채널(13, 15, 16, 20, 21)은 컴프레서(1)의 내부에 제공된 적어도 하나의 윤활유 배출구(22, 23) 내로 개방되되, 윤활유 배출구(22, 23)는 적어도 크랭크 샤프트(12)의 어떠한 회전 위치에서 실린더(8, 9)의 피스톤 이동 표면(19)으로 향한다.

Description

컴프레서 및 클러치 장치{Compressor and clutch device}
본 발명은 청구항 1항의 전제부에 따른, 차량 내에서 압축된 공기를 발생시키기 위한 컴프레서에 관한 것이다. 컴프레서는 클러치 장치, 예를 들어 셧-오프(shut-off) 클러치를 통하여 구동부로부터 분리될 수 있고 또는 구동부에 연결될 수 있다.
일반적인 컴프레서가, 예를 들어 독일 실용신안등록 DE20 2006 019 190U1으로부터 알려져 있다.
컴프레서 상에서의 공지된 셧-오프 클러치의 사용은 압축 공기 발생이 요구되지 않는다면 에너지 절감을 위하여 컴프레서가 구동부, 예를 들어 차량의 구동 엔진으로부터 분리될 수 있다는 이점을 갖는다. 이러한 셧-오프 클러치 없이, 구동 엔진과 함께 컴프레서를 일정하게 구동하고 압축 공기 발생이 요구되지 않는 단계에서 공압적인 중립 상태로 단지 전환하는 것이 지금까지 일반적이었다. 컴프레서를 결합 및 분리하기 위한 셧-오프 클러치의 도입은 클러치가 연결될 때 컴프레서가 일정한 작동 상태에서 보다 더욱 큰 마모를 겪는다는 결과를 갖는다.
따라서, 본 발명의 목적은 컴프레서의 내마모성을 개선하는 것이다.
위와 같은 목적은 독립청구항에서 특정된 본 발명에 의하여 달성된다. 종속청구항은 본 발명의 유리한 구성을 포함한다.
본 발명은 내마모성을 현저하게 개선하는 이점을 가지며, 따라서 클러치 장치가 사용될 때에서 컴프레서의 내구성이 개선되는 이점을 갖는다.
도 1은 트윈-실린더(twin-cylinder) 컴프레서를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 스플래쉬형(splash-type) 컨넥팅 로드의 단면도.
도 3은 유입부 상의 윤활유 공급부의 구성을 도시한 도면.
도 4는 피스톤 링을 갖는 피스톤의 상세도.
이하, 예시적인 실시예 및 도면을 참고하여 본 발명이 보다 상세하게 설명된다.
각 도면에서, 동일한 동면 부호는 대응하는 구성 요소를 위하여 사용된다.
도 1에는 컴프레서 하우징(2) 및 컴프레서 하우징(2) 상에 배치된 클러치 장치(3)를 갖는 컴프레서(1)가 도시되어 있다. 클러치 장치(3)는 공압적으로 작동 가능한 셧-오프 클러치 형태이다. 이 목적을 위하여, 클러치 장치(3)는 공압 작동 실린더(19)를 가지며, 공기 압력이 가해지면, 이 클러치 장치에 의하여 클러치 플레이트 또는 클러치 디스크와 같은 결합 수단(18)은 서로에 대하여 가압될 수 있거나 서로로부터 분리될 수 있다. 클러치 장치(3)는 컴프레서(1)의 크랭크 샤프트(12)를 차량의 구동 장치(상세하게 도시되지 않음), 예를 들어 차량의 엔진의 구동 샤프트에 연결한다.
컴프레서(1)는 제 1 실린더(8) 및 제 2 실린더(9)를 갖는다. 제 1 피스톤(6)은 제 1 실린더(8) 내에 배치되며, 제 2 피스톤(7)은 제 2 실린더(9) 내에 배치된다. 제 1 피스톤(6)은 제 1 컨넥팅 로드(10)와 대응 베어링을 통하여 크랭크 샤프트(12)에 연결된다. 유사하게, 제 2 피스톤(7)은 제 2 컨넥팅 로드(11) 및 대응 베어링을 통하여 크랭크 샤프트(12)에 연결된다. 간략화의 목적을 위하여, 컨넥팅 로드(10, 11)의 대응 베어링 아이(bearing eye) 내에서의 피스톤(6, 7)과 크랭크 샤프트(12)의 장착을 도 1에 단지 개략적으로 나타내었다. 실제로는, 적절한 슬라이딩 베어링 또는 로울링 베어링이 본 발명의 목적을 위하여 사용된다. 실린더(8, 9)는 컴프레서(1)의 실린더 하우징(4) 내에 배치된다. 실린더 하우징(4)은 하우징(2)의 부분을 형성한다.
예를 들어, 압축 공기의 흡인 및 하류에 위치한 (압축 공기 저장조와 같은) 유니트로의 압축 공기의 배출을 위한 유입 밸브와 배출 밸브를 포함한 밸브 및 제어 블록(5)이 실린더 하우징(4) 상에 배치된다. 밸브 블록(5)은 예를 들어 독일특허 197 451 18A1에 설명된 바와 같이 세부적으로 구성될 수 있다.
각 실린더(8. 9) 내의 피스톤(6, 7)에 윤활유를 바르기 위하여 컴프레서(1)는 윤활유 공급부를 갖는다. 오일, 예를 들어 차량 엔진의 엔진 오일이 예를 들어 윤활유로서 사용된다. 컴프레서(1)의 윤활유 공급부는 차량 엔진의 엔진 오일 공급부에 연결될 수 있는 윤활유 연결부(14)를 갖는다. 제 1 윤활유 통로(15)가 윤활유 연결부(14)로부터 하우징(2)을 통과하여, 크랭크 샤프트(12) 주변으로 나아가는 윤활유 공급 그루브(16)로 이어진다. 윤활유 공급 그루브(16)는 크랭크 샤프트(12) 내에 중공(中空) 채널 형태로 배치된 윤활유 공급 채널부(13)에 연결된다. 채널부(13)는 컨넥팅 로드(10, 11)의 영역 내의 윤활유 배출점에 연결되며, 배출점은 도 2를 참고하여 후에 상세하게 설명된다. 주변 윤활유 공급 그루브(16)의 사용은 윤활유가 크랭크 샤프트(12)의 원주 주변에 분배될 수 있고 또한 그로 인하여 윤활유가 윤활유 채널부(13) 내로 비교적 빠르게 그리고 균일하게 공급될 수 있다는 이점을 갖는다.
윤활유는 일반적으로 가압되고 약 3 내지 4 바 (bar)의 압력을 받는다. 따라서, 컴프레서의 운동과 관계없는, 즉 컴프레서가 정지 상태일 때, 작동하는 윤활유 공급부를 구성하는 것이 가능하다.
도 2는 컨넥팅 로드(11)의 단면도이다. 실린더(9)의 실린더 벽(19)이 부가적으로 도시된다. 컨넥팅 로드(11)는 피스톤(7)에 연결된 컨넥팅 로드 아이(25: connecting rod eye)를 갖는다. 다른 (하부) 컨넥팅 로드 아이는 크랭크 샤프트(12)를 둘러싸며, 또한 도 2에서 단면 형태로 재현된다. 실제로, 베어링, 예를 들어 볼 베어링이 크랭크 로드를 둘러싸는 컨넥팅 로드 아이와 크랭크 샤프트(12) 사이에 제공된다. 간략화를 위하여 이 베어링은 도 2에서 명확하게 도시되지 않는다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 채널부(13)는 크랭크 샤프트(12) 내의 반경 방향 윤활유부(20)에 연결되며, 윤활유를 컨넥팅 로드(11) 내로 유입시키는 기능을 수행한다. 크랭크 샤프트(12)를 수용하는 컨넥팅 로드 아이의 영역 내에서 컨넥팅 로드(11)는 부분적으로 넓어진 부분(21)을 가지며, 이 부분은 컨넥팅 로드 아이의 내부 표면과 크랭크 샤프트 사이에 채널을 형성한다. 이 넓어진 부분(21)은 유리하게는 컨넥팅 로드 아이 내의 요부로서 이용될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 이 부분(21)은 크랭크 샤프트(12) 내의 그루브 형태일 수 있다. 결정적인 것은 채널이 윤활유를 채널부(13)로부터 윤활유 배출구(22, 23)로 안내하기 위하여 형성된다는 것이다. 요부(21)는 윤활유를 컨넥팅 로드(11)의 한 측부 상에 제공된 윤활유 배출구(22, 23)로 안내한다. 단지 하나의 윤활유 배출구(22 또는 23)를 갖는 구성 또한 가능하다. 그러나, 증가된 윤활유 처리량은 다수의 윤활유 배출구로 달성될 수 있다. 윤활유 배출구(22, 23)는 윤활유 배출구 오리피스의 방향으로 내측으로 테이퍼지도록 구성되며, 따라서 노즐 형태를 갖는다. 윤활유의 과도한 압력과 윤활유 배출구(22, 23)의 노즐 효과 때문에, 윤활유는 오리피스로부터 분사되며, 도 2에서의 화살표 24로 지시된 바와 같이 실린더 벽(19)에 충돌된다. 그로 인하여 클러치 장치(3)에 의하여 컴프레서(1)가 일시적으로 셧-오프(shut-off)될지라도 피스톤에 대한 실린더 벽의 조기의 그리고 양호한 윤활 작용이 보장된다.
윤활유 배출구(22, 23)의 테이퍼 형상은 선형 또는 만곡진 윤곽을 갖는 연속적인 또는 단차진 형상을 가질 수 있다.
도 3은 유입구측에서의 윤활유 연결부(14)로의 크랭크 샤프트(12)의 연결을 도시한다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 윤활유 채널부(13)는 크랭크 샤프트(12)의 주변 그루브(16)에 연결된다. 그로 인하여 크랭크 샤프트의 모든 회전-각도 위치에서의 윤활유 통로(15)로의 연결이 보장되며, 따라서 통로(15, 13)를 통한 윤활유의 신뢰성있는 그리고 높은 처리량이 보장된다.
본 발명의 유리한 구성에서, 윤활유 공급 채널(13, 15, 16, 20, 21)은 부가적으로 윤활유 공급 갤러리(gallery)를 가지며, 이 윤활유 공급 갤러리는 컴프레서(1)의 크랭크 샤프트 하우징 내에 고정된 방법으로 배치된 다수의 윤활유 노즐을 갖는다. 윤활유 노즐은 윤활유를 실린더 보어에 분사하도록 설정된다. 이 목적을 위하여, 윤활유 노즐의 배출 포인트는 실린더 보어 또는 실린더 벽(19)을 향하여 정렬될 수 있다. 그로 인하여 컴프레서의 윤활 작용은 보다 개선될 수 있다.
도 4는 피스톤(7)을 갖는 실린더(9)의 상세 구성을 도시한다. 피스톤(7) 그리고 임의의 피스톤(6)은 피스톤의 원주 그루브 내에 배치된 피스톤 링(40, 41)을 구비한다. 피스톤 링(40, 41)은 압축 링 형태이며, 아래에 위치한 크랭크 샤프트 하우징에 대하여 피스톤(7) 위에 위치한 압축 챔버의 기밀 밀봉을 보장한다. 단일의 압축 링의 사용과 비교하여, 2개의 압축 링의 사용을 통하여 증가된 기밀성이 얻어질 수 있다. 피스톤 링(42)은 오일 제어 링의 형태이다. 오일 제어 링은 오일이 피스톤(7) 위에 위치한 압축 챔버로 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다. 알 수 있는 바와 같이, 피스톤(7)이 실린더(9) 내에서 이동할 때, 모든 피스톤 링(40, 41 및 42)은 실린더 주행 표면(19)를 따라 이동한다. 컴프레서의 내구성을 증가시키기 위하여, 오일 제어 링(42)은 마모 저감 코팅부(wear-reducing coating)를 갖는다. 코팅부는 유리하게는 크롬을 함유할 수 있다. 본 발명의 유리한 구성에서, 오일 제어 링(42)은 그 외부 표면에 크롬-도금되도록 구성된다.
도 1에서 명백한 바와 같이, 클러치 장치(3)는 컴프레서(1)의 하우징(2)을 지나 돌출된다. 즉, DE 20 2006 019 190 U1로부터 알려진 바와 같이, 클러치 장치는 하우징 내에서 일체화되지 않는다. 클러치 장치(3)는 결합 수단(18), 예를 들어 클러치 디스크 또는 클러치 플레이트부를 포함한 적어도 한 영역과 함께 컴프레서의 하우징(2)으로부터 돌출된다. 클러치 장치의 외부 배치는 모듈 방식의 이점을 제공한다. 따라서 동일한 구조를 갖는 본 발명의 컴프레서는 클러치 장치와 함께 그리고 클러치 장치 없이 사용될 수 있다. 필요하다면, 클러치 장치는 단지 컴프레서(1)의 하우징(2)에 나사 고정된다.
요약하면, 본 발명에 따른 컴프레서는 다음과 같은 특징을 갖는다:
- 증가된 내마모성을 갖는 압축 링 및 오일 제어 링의 사용.
- 제 2 그루브 내의 부가적인 보어(bore)를 갖는 피스톤.
- 예를 들어, 도 1 및 도 2를 참고하여 위에서 설명된 바와 같은, 보어를 윤활하기 위한, 하나 또는 2개의 배출 오리피스 및/또는 부가적인 피스톤 핀 윤활부를 갖는 스플래쉬(splash) 형태의 컨넥팅 로드.
- 컨넥팅 로드의 상부 내의 오일 공급 그루브.
- 오일 처리를 증가시키기 위한 크랭크 샤프트 내의 또는 베어링 부시 내의 그루브;
- 실린더 보어에 연속적으로 분무하기 위하여 노즐을 갖는 오일 공급 갤러리(gallery).
- 컨넥팅 로드 내의 오일 공급 그루브는 비대칭적으로 프리캐스트(precast)될 수 있음.
- 크랭크 샤프트 내의 그루브(16)는 단지 하나의 부분, 예를 들어 비구동부 상에 제공될 수 있음.

Claims (11)

  1. 적어도 하나의 피스톤(6, 7), 실린더(8, 9), 크랭크 샤프트(12), 윤활유 연결부(14) 및 윤활유 공급 채널(13, 15, 16, 20, 21)을 포함하며, 컴프레서(1)의 크랭크 샤프트(12)를 구동 장치에 연결 또는 구동 장치에서 분리시키는 클러치 장치(3)를 갖는, 차량 내에서 압축 공기를 생성하는 컴프레서(1)에 있어서,
    윤활유 공급 채널(13, 15, 16, 20, 21)은 컴프레서(1)의 내부에 제공된 적어도 하나의 윤활유 배출구(22, 23) 내로 개방되되, 윤활유 배출구(22, 23)는 적어도 크랭크 샤프트(12)의 어떠한 회전 위치에서 실린더(8, 9)의 피스톤 이동 표면(19)으로 향하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  2. 제 1 항에 있어서, 윤활유 공급 채널(13, 15, 16, 20, 21)은 크랭크 샤프트(12)를 통하여 이어지는 채널부(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  3. 제 2 항에 있어서, 크랭크 샤프트(12)는 주변 그루브(16)를 갖되, 주변 그루브는 윤활유 안내와 관련하여 윤활유 연결부(14)에 연결되며 윤활유 안내와 관련하여 크랭크 샤프트(12)를 통하여 이어지는 채널부(13)에 연결된 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 피스톤(6, 7)을 크랭크 샤프트(12)에 연결하는 컨넥팅 로드(10, 11)는 윤활유 배출구(22, 23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  5. 제 4 항에 있어서, 윤활유 공급 채널(13, 15, 16, 20, 21)은 컨넥팅 로드(10, 11)와 크랭크 샤프트(12) 사이에 형성된 채널부(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  6. 제 5 항에 있어서, 컨넥팅 로드(10, 11)는 윤활유 공급 채널(13, 15, 16, 20, 21)의 부분을 형성하는 요부(21)를 갖는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  7. 전술한 항 중 적어도 한 항에 있어서, 윤활유 배출구(22, 23)는 윤활유 배출구 오리피스의 방향으로의 노즐 방식으로 형태로 내측으로 테이퍼지도록 구성된 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  8. 전술한 항들 중 적어도 한 항에 있어서, 윤활유 공급 채널(13, 15, 16, 20, 21)은 컴프레서(1)의 크랭크 샤프트 하우징 내에 고정된 형태로 배치된 다수의 윤활유 노즐을 갖는 윤활유 공급 갤러리를 포함하되, 윤활유 노즐은 윤활유를 실린더 보어에 분사하도록 설정된 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  9. 전술한 항들 중 적어도 하나의 항에 따른 적어도 하나의 피스톤(6, 7)을 포함하는, 차량 내에서 압축 공기를 발생시키는 컴프레서(1)에 있어서, 마모 저감 코팅부(wear-reducing coating)를 갖는 오일 제어 링(42)이 피스톤 링(6, 7) 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  10. 제 7 항에 있어서, 코팅부는 크롬을 함유하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  11. 전술한 항들 중 적어도 하나의 항에 있어서, 클러치 장치(3)는 컴프레서 하우징(2) 상에 배치되고 적어도 하나의 결합 수단(18)을 포함한 영역과 함께 컴프레서(1)의 하우징(2)으로부터 돌출된 것을 특징으로 하는 컴프레서.
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