JP6835974B2 - Systems for commercial vehicles, including screw compressors and electric motors - Google Patents
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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。 The present invention relates to systems for commercial vehicles, including screw compressors and electric motors.
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。 A screw compressor for commercial vehicles is already known by the prior art. This type of screw compressor is used, for example, to prepare the compressed air required for a commercial vehicle braking system.
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。 In this connection, an oil-filled compressor, particularly a screw compressor, is also known, and control of the oil temperature is an issue in such a compressor. Control of the oil temperature is usually carried out by providing an external oil cooler connected to the oil-filled compressor and oil circulation path via a temperature control valve. In this case, the oil cooler is a heat exchanger having two circulation paths separated from each other, and is a high temperature fluid, that is, a first circulation path for compressor oil and a second circulation path for cooling fluid. Is provided. As the cooling fluid, for example, air, mixed water containing an antifreeze agent, or other oil can be used.
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。 The oil cooler must then be connected to the compressor oil circulation via a conduit or hose, and the oil circulation must be protected against leaks.
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。 In addition, this external volume must be filled with oil, which also increases the total amount of oil. This increases the system inertia. In addition, the oil cooler must be mechanically housed and mounted by a surrounding retainer, or a separate retainer, which also requires additional mounting means and thus configuration space. To do.
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。 US Pat. No. 4,780,601 (US 4,780,061) already knows a screw compressor with an incorporated oil cooler.
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。 Further, German Patent Application Publication No. 3717493 (DE 37 17 493 A1) discloses a screw compressor device arranged in a compact casing, and this screw compressor device is a screw compressor. It has an oil cooler on the electric motor.
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。 According to German Patent Application Publication No. 102010015151 (DE 10 2010 015 151 A1), compressor flanges for screw compressors are known.
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。 Further, US Patent Application Publication No. 201401090674 (US 2014/0190674 A1) discloses a connecting flange with a cooling passage for an automobile heat exchanger.
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。 Further, according to German Patent Invention No. 102013011061 (DE 10 2013 011 061 B3), a heat exchanger provided with a flange connection portion is known, and this flange connection portion is a die casting component and houses a screw pin. Has a connecting flange with through holes manufactured by casting technology for.
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。 An object of the present invention is to be able to improve systems for commercial vehicles, including screw compressors and electric motors, to provide space-saving cooling means, especially for the types of systems mentioned at the outset. That is.
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。
According to the present invention, this problem is solved by a system for a commercial vehicle including a screw compressor and an electric motor, which has the feature of
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。 The idea underlying the present invention is that a space-saving cooling means is provided by providing a cooling connection element between the screw compressor and the electric motor. This no longer requires air cooling of the electric motor and screw compressor. Rather, it provides the potential for on-target cooling directly where the system's main heat generation is present. The placement of a flange between the electric motor and the screw compressor, as well as the fact that the flange is provided with at least one cooling passage, can allow cooling with a suitable cooling fluid.
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。 In particular, the flange may be a separate component. This allows the corresponding cooling passage geometry to be easily provided on the flange. The screw compressor and electric motor can, in this case, be formed or remain standard with respect to the mechanical interface, i.e. the corresponding flange, without the need for modification.
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。 Within the flange, a drive shaft for driving the screw compressor by an electric motor may be guided. Therefore, the heat generated there can be easily derived through the flange.
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。 The cooling fluid for the flange may be an aqueous cooling fluid, in particular cooling water, or a mixture of water and another component, such as methylene glycol, or other suitable antifreeze. Good.
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。 In addition, screw compressors may be used to form compressed air. Especially in this case, this may be a screw compressor used to supply compressed air to a commercial vehicle pneumatic braking device. By providing a screw compressor equipped with an electric motor, such a type of system can be used in a hybrid vehicle in the commercial vehicle field. It is possible to provide an efficient system.
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。 The electric motor may have an electric motor flange provided for connection with the flange. In this case, the electric motor flange may be a standard formed electric motor flange of the electric motor. Therefore, no adaptation is required, which allows cheaper means.
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。 In particular, the flange cooling passage may be opened in the direction of the electric motor flange in the assembled state. This allows direct contact between the cooling fluid and at least the portion of the electric motor flange. As a result, heat can be effectively discharged from the electric motor through the electric motor flange and the cooling fluid in the cooling passage of the flange.
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。 Sealing of the cooling passage can be realized only in the assembled state by assembling the electric motor flange and the flange. As easily achieved by this, the cooling fluid should and can be in direct contact with at least the portion of the electric motor flange in the assembled state of the system.
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。 In particular, the electric motor may also not have a separate cooling passage and / or refrigerant connection. This ensures that the electric motor does not require any special adaptation, which allows for inexpensive manufacturing and assembly of the system.
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。 Further details and advantages of the present invention will be described in detail with reference to the illustrated examples.
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。
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of the
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。
The
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。
However, an input shaft 14 is shown, through which torque is transmitted from the electric motor to one of both
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。
The
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。
The
ケーシング20にはオイル22が充填されている。
The
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。
An
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。
A spring-loaded
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。
Such a
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。
An
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。
An
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。
A
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。
Further, the air outlet region is provided with a
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。
The
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。
Further, a corresponding filter screen or a known filtration and
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。
The
逆止弁48に続いて、空気出口51が設けられている。
Following the
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。 The air outlet 51 is usually connected to a correspondingly known compressed air consumer.
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。
An ascending
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。
Downstream of the filtration and
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。
An
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。
An
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。
Instead of the
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。
Next, downstream of the
クーラ74は付設部60に接続されている。
The cooler 74 is connected to the
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。
In the upper region (with respect to the assembled state) of the
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。
A
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。
Further, the
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。 In connection with such monitoring, an alarm unit may be provided to issue or convey appropriate error notification or warning to the user of the system.
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。
The functions of the
The air is supplied via the
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。
The air, still partially containing oil particles, is then guided through the
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。
The
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。
If cooling is not required, the
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。
The corresponding switch-on is done via the
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。
The torque of an electric motor (not shown) is transmitted to the
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。
Based on the pressure release valve 80 (not shown in detail), the high pressure formed on the outlet side of the
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。
FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of the
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。
3a and 3b are perspective views showing a
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。
The
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。
In this case, the
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。
In this case, the drive shaft 14 is guided through the central opening 100 of the
フランジ12は冷却通路102を有している。
The
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。
The cooling passage 102 of the
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。
The seal of the cooling passage 102 is formed in the assembled state only when the electric motor flange and the
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。 The electric motor 5 or the electric motor flange does not have a cooling passage and a refrigerant connection.
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。
Further, as shown in FIG. 2, generally, the refrigerant of the cooling system of the
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。
After oil cooling, the cooling fluid is returned to the vehicle's cooling circulation path (not shown) for which it is appropriately connected via the cooling / discharging
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
1 System 5
Claims (7)
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おり、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、
商用車用のシステム(1)。 A system (1) for a commercial vehicle including a screw compressor (10) and an electric motor (5), wherein the electric motor (5) drives the screw compressor (10) by a drive shaft, and the electric motor (5). 5) is connected to the screw compressor (10) by a flange (12), the flange (12) has at least one cooling connection (104, 106), and the flange (12) has at least one cooling connection. , A screw compressor (10) and an electric motor (5) provided with a central opening (100) through which the drive shaft penetrates and at least one cooling passage formed around the central opening (100). ) only contains,
The electric motor (5) has an electric motor flange provided for connection with the flange (12), and the seal of the cooling passage assembles the electric motor flange and the flange (12). For the first time, it is formed in the assembled state,
System for commercial vehicles (1).
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