JP2019529793A - スクリュコンプレッサおよび電気モータを含む、商用車用のシステム - Google Patents
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Abstract
本発明は、スクリュコンプレッサ（１０）および電気モータ（５）を含む、商用車用のシステム（１）であって、前記電気モータ（５）は前記スクリュコンプレッサ（１０）を駆動し、前記電気モータ（５）は前記スクリュコンプレッサ（１０）にフランジ（１２）によって接続されており、前記フランジ（１２）は少なくとも１つの冷却接続部（１０４，１０６）を有していて、前記フランジ（１２）には少なくとも１つの冷却通路が設けられている、スクリュコンプレッサ（１０）および電気モータ（５）を含む、商用車用のシステム（１）に関する。
Description
本発明は、スクリュコンプレッサおよび電気モータを含む、商用車用のシステムに関する。
従来技術により既に、商用車用のスクリュコンプレッサが公知である。このような形式のスクリュコンプレッサは、例えば商用車のブレーキシステムのために必要な圧縮空気を準備するために使用される。
この関連で特に、オイルが充填されたコンプレッサ、特にスクリュコンプレッサも公知であり、このようなコンプレッサでは、オイル温度の制御が課題である。オイル温度の制御は通常、オイルが充填されたコンプレッサおよびオイル循環路に温度調整弁を介して接続されている外部のオイルクーラを設けることにより実施される。この場合、オイルクーラは、互いに分離された２つの循環路を有する熱交換器であって、高温の流体、すなわちコンプレッサオイル用の第１の循環路と、冷却流体用の第２の循環路とが設けられている。冷却流体としては例えば、空気、凍結防止剤を含む混合水、またはその他のオイルを使用することができる。
そしてこのオイルクーラは、管路またはホースを介してコンプレッサオイル循環路に接続されなければならず、オイル循環路は漏れに対して防護されていなければならない。
さらに、この外部の容積には、オイルを充填しなければならないので、オイルの総量も増大される。これによりシステム慣性は増大される。さらに、オイルクーラは、周囲に存在している保持体、または別個の保持体によって、機械的に収納されて取り付けられなければならず、このことは付加的な取付け手段、ひいては構成スペースも必要とする。
米国特許第４７８００６１号明細書（US 4,780,061）により既に、組み込まれたオイル冷却部を備えたスクリュコンプレッサが公知である。
さらに、独国特許出願公開第３７１７４９３号明細書（DE 37 17 493 A1）には、コンパクトなケーシング内に配置されたスクリュ圧縮機装置が開示されており、このスクリュ圧縮機装置は、スクリュコンプレッサの電気モータ上にあるオイルクーラを有している。
独国特許出願公開第１０２０１００１５１５１号明細書（DE 10 2010 015 151 A1）により、スクリュ圧縮機用の圧縮機フランジが公知である。
さらに、米国特許出願公開第２０１４０１９０６７４号明細書（US 2014/0190674 A1）により、自動車の熱交換器用の、冷却通路を備えた接続フランジが公知である。
独国特許発明第１０２０１３０１１０６１号明細書（DE 10 2013 011 061 B3）によりさらに、フランジ接続部を備えた熱交換器が公知であり、このフランジ接続部は、ダイカスト部品であって、スクリュピンを収容するための鋳造技術により製造された貫通孔を有する接続フランジを有している。
本発明の課題は、スクリュコンプレッサおよび電気モータを含む、商用車用のシステムを改良して、特に、冒頭で述べた形式のシステムのために省スペースの冷却手段を提供することができるようにすることである。
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を備えた、スクリュコンプレッサおよび電気モータを含む、商用車用のシステムにより解決される。これによると、商用車用のシステムは、スクリュコンプレッサおよび電気モータを含んでおり、電気モータはスクリュコンプレッサを駆動し、電気モータはスクリュコンプレッサにフランジによって接続されており、このフランジは少なくとも１つの冷却接続部を有していて、このフランジには少なくとも１つの冷却通路が設けられているようになっている。
本発明の根底を成す思想は、スクリュコンプレッサと電気モータとの間に、冷却される接続エレメントが設けられていることにより省スペースの冷却手段が提供される、というものである。これによりもはや、電気モータおよびスクリュコンプレッサの空冷を設ける必要はない。むしろ、システムの主な熱発生が存在する個所に直接、目標通りに冷却の可能性が提供される。電気モータとスクリュコンプレッサとの間にフランジを配置することにより、ならびにこのフランジに少なくとも１つの冷却通路が設けられるという事実により、適切な冷却流体による冷却を可能とすることができる。
特に、フランジは別個の構成部分であってよい。これにより、相応の冷却通路ジオメトリを簡単にフランジに設けることができる。スクリュコンプレッサおよび電気モータは、この場合、機械的なインターフェース、すなわち相応のフランジに関して、標準的に形成することができもしくは標準的なままでよく、変更の必要はない。
フランジ内で、電気モータによってスクリュコンプレッサを駆動するための駆動軸が案内されていてよい。したがってそこで生じる熱は、フランジを介して簡単に導出され得る。
フランジのための冷却流体は、水性の冷却流体であってよく、特に冷却水、または水と、例えばメチレングリコール、またはその他の適した凍結防止剤のような別の成分とから成る混合物であってよい。
さらに、スクリュコンプレッサは、圧縮空気を形成するために用いられてよい。特にこの場合、これは、商用車のニューマチックブレーキ装置に圧縮空気を供給するために用いられるスクリュコンプレッサであってよい。電気モータを備えたスクリュコンプレッサを設けることにより、このような形式のシステムを、商用車分野におけるハイブリッド車で使用することができる。効率のよいシステムを提供することができる。
電気モータは、フランジとの接続のために設けられている電気モータフランジを有していてよい。この場合、電気モータフランジは標準的に形成された、電気モータの電気モータフランジであってよい。したがって、適合は不要であり、これにより安価な手段が可能である。
特に、フランジの冷却通路は、組み付け状態で、電気モータフランジの方向で開かれていてよい。これにより、冷却流体と、少なくとも電気モータフランジの部分との直接接触が可能とされる。これにより、電気モータフランジと、フランジの冷却通路内の冷却流体とを介した、電気モータからの熱の効果的な排出が可能である。
冷却通路のシールは、電気モータフランジとフランジとを組み付けることにより、組み付け状態で初めて実現することができる。これにより簡単に実現されるように、システムの組み付け状態において冷却流体は、少なくとも電気モータフランジの部分と直接接触すべきであり、直接接触することができる。
特に、さらに電気モータは、別個の冷却通路および／または冷媒接続部を有していなくてよい。これにより、電気モータは特別な適合を必要とせず、このことはシステムの安価な製造および組み立てを可能にすることが保証される。
本発明のさらなる詳細および利点は、図示した実施例につき詳しく説明される。
図１には、本発明の実施例によるスクリュコンプレッサ１０が概略的な断面図で示されている。
スクリュコンプレッサ１０は、このスクリュコンプレッサ１０を、ここには図示されていない電気モータに機械的に取り付けるための取付けフランジ１２を有している。
しかしながら入力軸１４は示されており、この入力軸を介して、電気モータからトルクが両スクリュ１６および１８のうちの一方に、すなわちスクリュ１６に伝達される。
スクリュ１８はスクリュ１６に噛み合っていて、スクリュ１６によって駆動される。
スクリュコンプレッサ１０はケーシング２０を有していて、このケーシング内に、スクリュコンプレッサ１０の主要な構成要素が収容されている。
ケーシング２０にはオイル２２が充填されている。
スクリュコンプレッサ１０のケーシング２０の空気入口側には入口管片２４が設けられている。この場合、入口管片２４は、この入口管片にエアフィルタ２６が配置されているように形成されている。さらに、空気入口管片２４には半径方向で空気入口２８が設けられている。
入口管片２４と、ケーシング２０に入口管片２４が取り付けられている個所との間の領域には、ばね荷重が加えられたバルブインサート３０が設けられており、この場合、軸方向シールとして構成されている。
このようなバルブインサート３０は逆止弁として機能する。
バルブインサート３０の下流には、空気を両スクリュ１６，１８に供給する空気供給通路３２が設けられている。
両スクリュ１６，１８の出口側には、上昇管路３６を備えた空気出口管３４が設けられている。
上昇管路３６の端部の領域には温度センサ３８が設けられており、この温度センサによってオイル温度を監視することができる。
さらに、空気出口領域には、空気／オイル分離エレメント４２のためのホルダ４０が設けられている。
空気／オイル分離エレメントのためのホルダ４０は、（図１に示したような）組み付け状態で底面側の領域に、空気／オイル分離エレメント４２を有している。
さらに、空気／オイル分離エレメント４２の内部には、相応のフィルタスクリーンもしくは公知の濾過およびオイル分離装置４４が設けられているが、これについてはより詳しくは特記しない。
空気／オイル分離エレメントのためのホルダ４０は、組み付け状態および作動準備完了状態（すなわち図１に示したような状態）に関して中央上方領域に、空気出口開口４６を有しており、この空気出口開口は逆止弁４８および最低圧力弁５０に通じている。逆止弁４８および最低圧力弁５０は、組み合わせられた１つの共通の弁として形成されてもよい。
逆止弁４８に続いて、空気出口５１が設けられている。
空気出口５１は、通常、相応に公知の圧縮空気消費器に接続されている。
空気／オイル分離エレメント４２内に存在する分離されたオイル２２を再びケーシング２０内に戻し案内するために、上昇管路５２が設けられていて、この上昇管路は、空気／オイル分離エレメント４２のためのホルダ４０から出発して、ケーシング２０内へ移行するところに、濾過および逆止弁５４を有している。
濾過および逆止弁５４の下流では、ケーシング孔内にノズル５６が設けられている。オイル戻し案内管路５８は、スクリュ１６またはスクリュ１８のほぼ真ん中の領域に戻されて、このスクリュに再びオイル２２を供給する。
組み付け状態にあるケーシング２０の底面領域には、オイル排出ねじ５９が設けられている。オイル排出ねじ５９を介して、相応のオイル排出開口が開かれ、この開口を介してオイル２２を排出することができる。
ケーシング２０の下方領域には、オイルフィルタ６２が取り付けられる付設部６０も設けられている。ケーシング２０内に配置されているオイルフィルタ入口通路６４を介して、オイル２２はまずは温度調整弁６６に案内される。
温度調整弁６６の代わりに、ケーシング２０内にあるオイル２２のオイル温度を監視することができ、かつ目標値へと調整することができる開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置が設けられてよい。
次いで温度調整弁６６の下流には、オイルフィルタ６２のオイル入口があり、このオイルフィルタは、中央の戻し案内管路６８を介してオイル２２を再び、スクリュ１８へと、またはスクリュ１６へと戻し案内するが、軸１４のオイル潤滑される軸受７０にも戻し案内する。軸受７０の領域にはノズル７２も設けられていて、このノズルはケーシング２０内で戻し案内管路６８に連通して設けられている。
クーラ７４は付設部６０に接続されている。
ケーシング２０の（組み付け状態に関して）上方領域には、ケーシング２０内の高すぎる圧力を減圧することができる安全弁７６が位置している。
最低圧力弁５０の手前に、放圧弁８０に通じるバイパス管路７８が位置している。空気供給通路３２との接続によって制御されるこの放圧弁８０を介して、空気入口２８の領域に空気を戻し案内することができる。この領域には、示されていない空気抜き弁およびノズル（供給管路の縮径部）が設けられていてよい。
さらに、ケーシング２０の外壁にほぼ管路３４の高さにオイルレベルセンサ８２を設けることができる。このオイルレベルセンサ８２は例えば、光学センサであってよく、センサ信号により、作動中に油面がオイルレベルセンサ８２の上方にあるかどうか、またはオイルレベルセンサ８２が露出していて、これにより油面が相応に低下しているかどうかを検知することができるように構成され、調整されている。
このような監視との関連で、相応のエラー報知または警告をシステムの使用者に発する、もしくは伝えるアラームユニットを設けることもできる。
図１に示されたスクリュコンプレッサ１０の機能は以下の通りである：
空気は、空気入口２８を介して供給され、逆止弁３０を介してスクリュ１６，１８に到り、ここで空気は圧縮される。５〜１６倍に圧縮された空気オイル混合物は、スクリュ１６，１８を出た後、出口管３４を通って上昇管路３６を介して上昇し、温度センサ３８へと直接吹き付けられる。
空気は、空気入口２８を介して供給され、逆止弁３０を介してスクリュ１６，１８に到り、ここで空気は圧縮される。５〜１６倍に圧縮された空気オイル混合物は、スクリュ１６，１８を出た後、出口管３４を通って上昇管路３６を介して上昇し、温度センサ３８へと直接吹き付けられる。
まだ部分的にオイル粒子を含む空気は、次いで、ホルダ４０を介して空気／オイル分離エレメント４２へと案内され、相応の最低圧力に達すると空気出口管路５１へと到る。
ケーシング２０内に存在するオイル２２は、オイルフィルタ６２を介して、かつ場合によっては熱交換器７４を介して作動温度に保持される。
冷却が不要な場合は、熱交換器７４は使用されず、オンにもされていない。
相応のスイッチオンは、温度調整弁６６を介して行われる。オイルフィルタ６２における浄化後、オイルは管路６８を介してスクリュ１８にまたはスクリュ１６に供給されるが、軸受７０にも供給される。スクリュ１６またはスクリュ１８には、戻し案内管路５２，５８を介してオイル２２が供給され、この場合、オイル２２の浄化は、空気／オイル分離エレメント４２内で行われる。
図示されていない電気モータのトルクは、軸１４を介してスクリュ１６に伝達され、このスクリュ１６はスクリュ１８に噛み合っており、この電気モータを介してスクリュコンプレッサ１０のスクリュ１６，１８は駆動される。
詳しくは図示されていない放圧弁８０に基づいて、作動状態で例えばスクリュ１６，１８の出口側に形成される高圧が、供給管路３２の領域で閉じ込められることがなく、特にコンプレッサの始動時に供給管路３２の領域には常に低い入口圧が、特に大気圧が存在していることが保証される。さもないと、コンプレッサの始動により最初に、駆動モータに過剰に負荷をかける極めて高い圧力がスクリュ１６，１８の出口側に発生してしまう恐れがある。
図２は、電気モータ５とスクリュコンプレッサ１０とを有した全システム１の本発明による実施例を示す斜視図である。
図３ａと図３ｂとは、スクリュコンプレッサ１０と電気モータ５との間のフランジ１２を示す斜視図である。
スクリュコンプレッサ１０と電気モータ５との間の接続部として、真ん中にフランジ１２が位置している。
この場合、フランジ１２は、スクリュコンプレッサ１０と電気モータ５との間に配置されている別個の構成部分として形成されている。
この場合、駆動軸１４は、フランジ１２の中心開口１００を通ってガイドされている。
フランジ１２は冷却通路１０２を有している。
フランジ１２の冷却通路１０２は、図３ａによっても詳しく判るように、組み付けられた配置に関して、電気モータフランジの方向で開かれている。
冷却通路１０２のシールは、電気モータフランジとフランジ１２とを組み付けることにより初めて、組み付け状態において形成される。
電気モータ５もしくは電気モータフランジは、冷却通路と冷媒接続部とを有していない。
さらに図２に示したように、一般的にはスクリュコンプレッサ１０の冷却システムの冷媒が使用され、フランジ１２の冷却通路１０２（図３ａ参照）を介して循環されて、冷却接続部１０４，１０６に接続されたゴムホース１０８を介して、オイルクーラ７４へと案内される。
オイル冷却後は、冷却流体は車両の冷却循環路（図示せず）へと戻され、そのために冷却排出接続部１１０を介して相応に接続されている。
１ システム
５ 電気モータ
１０ スクリュコンプレッサ
１２ 取付けフランジ
１４ 入力軸
１６ スクリュ
１８ スクリュ
２０ ケーシング
２２ オイル
２４ 入口管片
２６ エアフィルタ
２８ 空気入口
３０ バルブインサート
３２ 空気供給通路
３４ 空気出口管
３６ 上昇管路
３８ 温度センサ
４０ 空気／オイル分離エレメントのためのホルダ
４２ 空気／オイル分離エレメント
４４ フィルタスクリーンもしくは公知のフィルタもしくはオイル分離装置
４６ 空気出口開口
４８ 逆止弁
５０ 最低圧力弁
５１ 空気出口
５２ 上昇管路
５４ 濾過および逆止弁
５６ ノズル
５８ オイル戻し案内管路
５９ オイル排出ねじ
６０ 付設部
６０ａ 外側リング
６０ｂ 内側リング
６２ オイルフィルタ
６４ オイルフィルタ入口通路
６６ 温度調整弁
６８ 戻し案内管路
７０ 軸受
７２ ノズル
７４ クーラ、熱交換器
７６ 安全弁
７８ バイパス管路
８０ 放圧弁
８２ オイルレベルセンサ
１００ 中心開口
１０２ 冷却通路
１０４ 冷却接続部
１０６ 冷却接続部
１０８ ゴムホース
１１０ 冷却排出接続部
５ 電気モータ
１０ スクリュコンプレッサ
１２ 取付けフランジ
１４ 入力軸
１６ スクリュ
１８ スクリュ
２０ ケーシング
２２ オイル
２４ 入口管片
２６ エアフィルタ
２８ 空気入口
３０ バルブインサート
３２ 空気供給通路
３４ 空気出口管
３６ 上昇管路
３８ 温度センサ
４０ 空気／オイル分離エレメントのためのホルダ
４２ 空気／オイル分離エレメント
４４ フィルタスクリーンもしくは公知のフィルタもしくはオイル分離装置
４６ 空気出口開口
４８ 逆止弁
５０ 最低圧力弁
５１ 空気出口
５２ 上昇管路
５４ 濾過および逆止弁
５６ ノズル
５８ オイル戻し案内管路
５９ オイル排出ねじ
６０ 付設部
６０ａ 外側リング
６０ｂ 内側リング
６２ オイルフィルタ
６４ オイルフィルタ入口通路
６６ 温度調整弁
６８ 戻し案内管路
７０ 軸受
７２ ノズル
７４ クーラ、熱交換器
７６ 安全弁
７８ バイパス管路
８０ 放圧弁
８２ オイルレベルセンサ
１００ 中心開口
１０２ 冷却通路
１０４ 冷却接続部
１０６ 冷却接続部
１０８ ゴムホース
１１０ 冷却排出接続部
Claims (9)
- スクリュコンプレッサ（１０）および電気モータ（５）を含む、商用車用のシステム（１）であって、前記電気モータ（５）は前記スクリュコンプレッサ（１０）を駆動し、前記電気モータ（５）は前記スクリュコンプレッサ（１０）にフランジ（１２）によって接続されており、前記フランジ（１２）は少なくとも１つの冷却接続部（１０４，１０６）を有していて、前記フランジ（１２）には少なくとも１つの冷却通路が設けられている、スクリュコンプレッサ（１０）および電気モータ（５）を含む、商用車用のシステム（１）。
- 前記フランジ（１２）は、電気モータ（５）とスクリュコンプレッサ（１０）との間に配置されている別個のエレメントである、請求項１記載のシステム（１）。
- 前記フランジ（１２）内で、前記電気モータ（５）によって前記スクリュコンプレッサ（１０）を駆動するための駆動軸が案内されている、請求項１または２記載のシステム（１）。
- 前記フランジ（１２）のための冷却流体は水性のものであり、特に冷却水が、または水と別の成分、例えばメチレングリコール、またはその他の適した凍結防止剤とから成る混合物が使用される、請求項１から３までのいずれか１項記載のシステム（１）。
- 前記スクリュコンプレッサ（１０）は、圧縮空気を形成するためのスクリュコンプレッサ（１０）である、請求項１から４までのいずれか１項記載のシステム（１）。
- 前記電気モータ（５）は、前記フランジ（１２）との接続のために設けられている電気モータフランジを有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のシステム（１）。
- 前記フランジ（１２）の前記少なくとも１つの冷却通路は、組み付けられた配置に関して、電気モータフランジの方向で開かれている、請求項１から６までのいずれか１項記載のシステム（１）。
- 前記冷却通路のシールは、電気モータフランジとフランジ（１２）とを組み付けることにより初めて、組み付け状態において形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のシステム（１）。
- 前記電気モータ（５）もしくは前記電気モータフランジは、冷却通路および／または冷媒接続部を有していない、請求項１から８までのいずれか１項記載のシステム（１）。
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