KR20120035695A - 차량용 공기블로어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 공기블로어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 본 발명은 베어링 지지수단 자체의 강성을 증대하고, 진동을 저감함으로써 내구성을 향상하고, 사용 수명을 증대할 수 있는 차량용 공기블로어에 관한 것이다.

Description

차량용 공기블로어{An air blower for vehicle}
본 발명은 차량용 공기블로어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 본 발명은 베어링 지지수단 자체의 강성을 증대하고, 진동을 저감함으로써 내구성을 향상하고, 사용 수명을 증대할 수 있는 차량용 공기블로어에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지차량은 연료공급부에서 공급되는 수소와 공기블로어에서 공급되는 공기 중 산소가 가습기에 공급되어 물의 전기분해 역반응으로 전기화학 반응으로 연속적으로 생성되는 전기에너지를 사용하여 구동되도록 되어 있다.
상기 연료전지차량은 다수의 셀이 적층되어 전기를 생산하는 연료전지 스택과, 상기 연료전지 스택에 연료와 공기를 가습하여 공급하는 가습기와, 상기 가습기에 수소를 공급하는 연료공급부와, 상기 가습기에 산소를 포함하는 공기를 공급하는 공기블로어 및, 상기 연료전지 스택을 냉각하기 위한 냉각모듈을 포함하고 있다.
상기 공기블로어는 모터에 의한 회전축의 회전에 의해 임펠러가 회전되어 공기를 압축하여 공급하며, 상기 회전축은 둘 이상의 베어링에 의해 지지된다.
그런데, 상기 공기블로어는 베어링 회전 주파수 성분에 의해 베어링 지지수단의 공진 현상에 의해 진동 및 소음이 유발되며, 내구성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
특히, 종래의 공기블로어는 회전축의 축력에 의해 베어링 지지수단의 변형이 유발될 수 있으며, 축력의 반력에 의해 공기블로어를 구성하는 전측 베어링이 파손될 수 있어 사용 수명이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 베어링 지지수단 자체의 강성을 증대하고, 진동을 저감함으로써 내구성을 향상하고, 이에 따라 사용 수명을 증대할 수 있는 차량용 공기블로어를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 베어링 지지수단 자체의 내구성을 증대할 뿐만 아니라, 공기블로어 내부의 제1베어링 및 제2베어링의 파손을 미연에 방지할 수 있는 차량용 공기블로어를 제공하는 것이다.
본 발명의 차량용 공기블로어(1000)는 중앙에 구비되는 회전축(110)을 회전시키는 모터부(100); 내부에 상기 모터부(100)가 구비되며 상기 모터부(100)의 둘레에 공기유로가 관통 형성된 모터하우징(200); 상기 모터하우징(200)의 일측에 결합되어 상기 모터하우징(200)의 공기유로로 공기를 안내하는 입구덕트(300); 상기 모터하우징(200)의 전단에 결합되며, 상기 회전축(110)의 일측을 회전가능하게 지지하도록 내주면에 제1베어링(410)이 설치된 베어링홀더(400); 상기 회전축(110)에 결합되어 공기를 압축하는 임펠러(500); 내부에 상기 임펠러(500)가 구비되며, 상기 모터하우징(200)의 공기유로를 통과한 공기가 압축되어 출구부(601)로 토출되도록 상기 모터하우징(200)의 타측에 결합되는 출구덕트(600); 상기 회전축(110)의 타측을 회전가능하게 지지하도록 내주면에 제2베어링(910)이 설치되며, 상기 출구덕트(600)의 타측과 결합되는 베어링 지지수단(700); 및 상기 베어링 지지수단(700)을 관통하여 돌출된 회전축(110)의 타측을 보호하는 캡(800);을 포함하는 차량용 공기블로어(1000)에 있어서, 상기 차량용 공기블로어(1000)의 베어링 지지수단(700)은 중앙에 제2베어링(910)이 안착되는 중공부(711)가 중공되며, 둘레를 따라 복수개의 결합공(712)이 형성되는 베이스부(710); 상기 공기블로어(1000)의 외측방향으로 상기 중공부(711)의 둘레를 따라 일정 높이 및 두께를 갖도록 형성되는 지지부(720); 상기 지지부(720)의 일측 둘레와 베이스부(710)가 일정 경사를 형성하여 연결되도록 상기 지지부(720)의 둘레를 따라 상기 베이스부(710)의 외측을 보강하는 제1보강부(730); 및 상기 제1보강부(730)가 형성된 베이스부(710)에 상기 지지부(720)와 상기 결합공(712)을 연결하도록 형성되는 복수개의 방사형 리브(740); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 베어링 지지수단(700)은 상기 베이스부(710)에 상기 방사형 리브(740)를 연결하는 원주형 리브(750)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 베이스부(710)는 상기 결합공(712)이 형성된 측의 일정 영역의 두께가 증가되는 제2보강부(760)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 베어링 지지수단(700)은 상기 방사형 리브(740)가 짝수개로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 지지부(720)의 두께(h720)는 상기 베이스부(710) 두께(h710)의 3.5 ~ 5 배로 형성되고, 상기 원주형 리브(750)의 두께(h750)는 상기 베이스부(710) 두께(h710)의 1.5 ~ 3배로 형성되며, 상기 제2보강부(760)의 두께(h760)는 상기 베이스부(710) 두께(h710)의 1 ~ 2.5 배로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 차량용 공기블로어는 베어링 지지수단 자체의 강성을 증대하고, 진동을 저감함으로써 내구성을 향상하고, 이에 따라 사용 수명을 증대할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 차량용 공기블로어는 자체의 내구성을 증대할 뿐만 아니라, 공기블로어 내부 베어링의 파손을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 차량용 공기블로어의 사시도, 분해사시도, 및 단면도.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 차량용 공기블로어의 베어링 지지수단을 나타낸 사시도, 평면도, 및 단면도.
이하, 본 발명에 따른 차량용 공기블로어(1000)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 차량용 공기블로어(1000)는 모터부(100), 모터하우징(200), 입구덕트(300), 베어링홀더(400), 임펠러(500), 출구덕트(600), 베어링 지지수단(700) 및 캡(800)을 포함하여 형성된다.
상기 모터부(100)는 중앙에 회전축(110)이 구비되어 상기 회전축(110)을 회전하기 위한 구성으로서, 상기 모터하우징(200) 중앙에 삽입 형성된다.
더욱 상세하게, 상기 모터부(100)는 상기 회전축(110)과, 상기 회전축(110) 내측 또는 외측둘레에 구비되는 자석(120)과, 상기 회전축(110)의 둘레에 일정 간격을 갖도록 형성된 고정자(130)를 포함하여 형성된다.
상기 고정자(130)는 스테이터 코어 어셈블리(Stator Core Assembly)에 코일(Coil)을 감아서 구성된 것으로서, 상기 고정자(130)에 전류를 공급하게 되면 상기 회전축(110)이 회전하게 된다.
도면에서 상기 자석(120)이 회전축(110)의 내측에 형성된 예를 도시하였다.
상기 모터하우징(200)은 내부에 상기 모터부(100)가 구비되도록 중공된 관형태로 형성되며, 상기 모터부(100)가 구비된 공간부의 둘레에 공기유로가 관통 형성된다.
더욱 상세하게, 상기 모터하우징(200)은 상기 모터부(100)가 삽입되는 내관(210), 상기 내관(210) 외측에 구비되는 외관(220), 상기 내관(210)과 외관(220)을 연결하는 연결부(230)를 포함하여 형성된다.
이 때, 상기 공기유로는 상기 연결부(230)에 의해 복수개의 공간으로 분할될 수 있으며, 상기 공기유로를 통과하는 공기에 의해 상기 모터부(100)가 냉각될 수 있다.
즉, 모터하우징(200)은 중앙의 내관(210) 내부에 모터부(100)가 구비되며, 상기 모터부(100)가 구비되는 중공된 영역의 둘레인 내관(210)과 외관(220) 사이에는 공기가 유동될 수 있는 공기유로가 형성된다.
상기 입구덕트(300)는 상기 모터하우징(200)의 일측에 결합되어 상기 모터하우징(200)의 공기유로로 공기를 안내한다.
상기 입구덕트(300)에는 중앙 영역이 중공된 입구부(301)가 형성되고, 상기 입구부(301)를 통해 입구덕트(300) 내부로 이동된 공기는 상기 모터하우징(200)의 공기유로로 이동된다.
상기 베어링홀더(400)는 상기 입구덕트(300) 내측에 위치되어 상기 모터하우징(200)의 전단에 결합되며, 상기 회전축(110)의 일측을 회전가능하게 지지하도록 내주면에 제1베어링(410)이 설치된다.
이 때, 도 3에서 상기 베어링홀더(400)가 상기 모터하우징(200)의 내관(210)과, 상기 입구덕트(300)가 상기 모터하우징(200)의 외관(220)과 결합된 예를 도시한 것으로서, 상기 입구덕트(300)를 통해 유입된 공기 중 일부는 상기 베어링홀더(400)를 관통하여 상기 모터부(100)로 공급되어 상기 모터부(100)를 냉각하고, 나머지 대부분은 상기 공기유로를 통해 공급된다.
상기 임펠러(500)는 상기 회전축(110)의 타측에 결합되어 공기를 압축하는 구성으로서, 상기 출구덕트(600) 내부에 위치된다.
상기 임펠러(500)는 외주면에 다수의 유선형 날개(501)가 형성되며, 상기 회전축(110)의 회전에 의해 함께 연동되어, 상기 입구덕트(300)의 입구를 통해 공기를 흡입하여 압축하며, 상기 출구부(601)를 통해 배출되도록 한다.
상기 출구덕트(600)는 상기 모터하우징(200)의 공기유로를 통과한 공기가 압축되어 출구부(601)로 토출되도록 상기 모터하우징(200)의 타측에 결합된다.
이 때, 상기 출구덕트(600)는 내부에 공간이 점점 좁아지는 압축유로(602)가 형성되어 상기 임펠러(500)의 회전에 의해 상기 압축유로(602)를 통과하면서 공기가 압축된다.
상기 출구덕트(600)는 내부가 중공된 형태로서, 일측이 상기 모터하우징(200)과 결합되며, 타측이 상기 베어링 지지수단(700)과 결합되고, 내부에 임펠러(500)가 구비됨으로써 상기 모터하우징(200)의 공기유로를 통과한 공기는 상기 임펠러(500)에 의해 회전되어 압축유로(602)를 통과하면서 압축되며, 볼루트(603)(volute) 및 출구부(601)를 통해 압축되어 외부로 배출된다.
상기 볼루트(603)는 상기 압축통로와 연통되어 압축된 공기를 출구부(601)로 이송하는 공간으로서, 출구덕트(600) 내부 둘레에 나선형으로 형성되며, 상기 출구부(601)로 갈수록 직경이 점차 커지도록 형성된다.
상기 베어링 지지수단(700)은 상기 회전축(110)의 타측을 회전가능하게 지지하도록 내주면에 제2베어링(910)이 설치되며, 상기 출구덕트(600)의 타측과 결합된다.
상기 베어링 지지수단(700)은 크게 베이스부(710), 지지부(720), 제1보강부(730), 및 방사형 리브(740)를 포함하여 형성된다. (도 4 내지 도 6 참조)
상기 베이스부(710)는 원형 판형태로 상기 베어링 지지수단(700)을 구성하는 기본 몸체로서, 상기 출구덕트(600)의 개방된 타측을 밀폐할 수 있는 크기를 갖도록 형성된다.
상기 베이스부(710)의 중앙에는 상기 제2베어링(910)이 안착되는 중공부(711)가 중공되며, 둘레를 따라 상기 출구덕트(600)와의 결합을 위한 결합공(712)이 복수개 형성된다.
상기 결합공(712)은 볼트가 관통하여 상기 베어링 지지수단(700)과 출구덕트(600)가 고정될 수 있다.
상기 지지부(720)는 상기 중공부(711)의 둘레를 따라 일정 높이 및 두께를 갖도록 형성되는 부분으로서, 상기 지지부(720)는 상기 베이스부(710)를 기준으로 공기블로어(1000)의 외측방향으로 일정 높이 및 두께를 갖도록 돌출 형성된다.
상기 지지부(720)는 상기 제2베어링(910)을 안정적으로 지지하기 위한 부분으로서, 본 발명의 차량용 공기블로어(1000)는 자체 강성을 보다 향상할 수 있는 장점이 있다.
상기 제1보강부(730)는 상기 지지부(720)의 둘레를 따라 상기 베이스부(710)의 외측을 보강하는 구성으로서, 상기 지지부(720)의 일측 둘레와 베이스부(710)가 일정 경사를 형성하도록 형성된다.
상기 방사형 리브(740)는 상기 제1보강부(730)가 형성된 베이스부(710)에 상기 지지부(720)와 상기 결합공(712)을 연결하도록 형성되는 구성으로서, 상기 보강부와 함께 전체 내구성을 향상한다.
특히, 상기 방사형 리브(740)는 상기 결합공(712) 체결부분의 지지력을 보강하고, 전후방향의 진동량을 줄일 수 있으며, 소음을 저감할 수 있다.
본 발명에서 상기 전후방향이란, 상기 회전축(110)의 길이방향을 의미한다.
또한, 본 발명의 차량용 공기블로어(1000)는 상기 방사형 리브(750)가 짝수개로 형성되어 등방성 강성을 유지하도록 함으로써 내구성을 보다 향상할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 방사형 리브(740)는 상기 결합공(712)과 동일 개수로 형성되므로, 상기 결합공(712) 역시 짝수개로 형성된다.
도면에서, 상기 베어링 지지수단(700)에 상기 방사형 리브(740) 및 결합공(712)이 각각 8개 형성된 예를 도시하였으나, 본 발명의 차량용 공기블로어(1000)는 이에 한정되지 않으며, 상기 방사형 리브(740)가 짝수개로 형성되어 베어링 지지수단(700)의 내구성을 보다 향상할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 베이스부(710)는 상기 방사형 리브(740)를 원주방향으로 연결하도록 형성되는 원주형 리브(750)가 형성될 수 있으며, 상기 결합공(712)이 형성된 측으로 일정 영역의 두께가 증가되는 제2보강부(760)가 형성될 수 있다.
도면에서, 상기 제2보강부(760)는 상기 베이스부(710)의 내면(임펠러(500)가 형성된 측)방향으로 돌출형성된 예를 나타내었다.
본 발명의 차량용 공기블로어(1000)는 상기 베어링 지지수단(700)의 중앙부에 지지부(720) 및 제1보강부(730)가 형성되어 제2베어링(910)을 안정적으로 지지하며, 둘레부에 제2보강부(760)가 형성되며, 방사형 리브(740)가 형성됨으로써 출구덕트(600)와의 체결에 의한 힘을 분산함으로써 내구성을 향상할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 본 발명의 차량용 공기블로어(1000)는 보강부가 형성되지 않은 베이스부(710)에서 진동에 의한 변형량을 저감하도록 함으로써 축력의 반력에 의한 제1베어링(410)의 파손을 예방할 수 있는 장점이 있다.
상기 베이스부(710), 지지부(720), 제1보강부(730), 방사형 리브(740), 원주형 리브(750), 및 제2보강부(760)는 일체화된 구성으로서, 단일 공정에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
상기 캡(800)은 상기 베어링 지지수단(700)을 관통하여 돌출된 회전축(110)의 타측을 보호하는 부분으로서, 상기 베어링 지지수단(700)에 결합된다.
상기 캡(800)은 외부의 먼지 및 수분으로부터 제2베어링(910)을 보호할 뿐만 아니라 베어링 지지수단(700)에 결합되는 결합력을 조절하여 예압을 조정하는 역할을 담당한다.
즉, 상기 베어링 지지수단(700)은 상기 캡(800)의 고정을 위한 고정공(701)이 형성되고, 상기 캡(800)은 상기 고정공(801)에 대응되는 영역이 중공되며, 고정나사(801)에 의해 고정된다.
이 때, 상기 고정나사(801)의 조임력을 조절하여 베어링(410, 910)의 예압을 조절하게 된다.
이에 따라, 본 발명의 차량용 공기블로어(1000)는 상기 베어링 지지수단(700) 자체의 강성을 증대하고, 진동을 저감함으로써 내구성을 향상하고, 사용 수명을 증대할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 차량용 공기블로어(1000)는 충분한 내구성을 갖기 위하여 상기 지지부(720)의 두께(h720)가 상기 베이스부(710) 두께(h710)의 3.5 ~ 5 배로 형성되며, 상기 원주형 리브(750)의 두께(h750)가 상기 베이스부(710) 두께(h710)의 1.5 ~ 3배로 형성되고, 상기 제2보강부(760)의 두께(h760)가 상기 베이스부(710) 두께(h710)의 1 ~ 2.5 배로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 차량용 공기블로어(1000)는 상기 원주형 리브(750), 지지부(720), 및 제2보강부(760)의 두께(h750, h720, h760)가 요구되는 내구성에 의해 다양하게 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 차량용 공기블로어는 베어링 지지수단 자체의 강성을 증대하고, 진동을 저감함으로써 내구성을 향상하고, 이에 따라 사용 수명을 증대할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 차량용 공기블로어는 자체의 내구성을 증대할 뿐만 아니라, 공기블로어 내부 베어링의 파손을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 기초로 설명하였으나, 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며 해당분야 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위 내에서 기재된 범주 내에서 변경할 수 있다.
1000 : 차량용 공기블로어
100 : 모터부 110 : 회전축
120 : 자석 130 : 고정자
200 : 모터하우징 210 : 내관
220 : 외관 230 : 연결부
300 : 입구덕트 301 : 입구부
400 : 베어링홀더 410 : 제1베어링
500 : 임펠러 501 : 날개
600 : 출구덕트 601 : 출구부
602 : 압축유로 603 : 볼루트
700 : 베어링 지지수단 701 : 고정공
710 : 베이스부 711 : 중공부
712 : 결합공 720 : 지지부
730 : 제1보강부 740 : 방사형 리브
750 : 원주형 리브 760 : 제2보강부
800 : 캡 801 : 고정나사
910 : 제2베어링
h710 :베이스부 두께 h720 : 지지부의 두께
h750 : 원주형 리브의 두께 h760 : 제2보강부의 두께

Claims (7)

  1. 중앙에 구비되는 회전축(110)을 회전시키는 모터부(100); 내부에 상기 모터부(100)가 구비되며 상기 모터부(100)의 둘레에 공기유로가 관통 형성된 모터하우징(200); 상기 모터하우징(200)의 일측에 결합되어 상기 모터하우징(200)의 공기유로로 공기를 안내하는 입구덕트(300); 상기 모터하우징(200)의 전단에 결합되며, 상기 회전축(110)의 일측을 회전가능하게 지지하도록 내주면에 제1베어링(410)이 설치된 베어링홀더(400); 상기 회전축(110)에 결합되어 공기를 압축하는 임펠러(500); 내부에 상기 임펠러(500)가 구비되며, 상기 모터하우징(200)의 공기유로를 통과한 공기가 압축되어 출구부(601)로 토출되도록 상기 모터하우징(200)의 타측에 결합되는 출구덕트(600); 상기 회전축(110)의 타측을 회전가능하게 지지하도록 내주면에 제2베어링(910)이 설치되며, 상기 출구덕트(600)의 타측과 결합되는 베어링 지지수단(700); 및 상기 베어링 지지수단(700)을 관통하여 돌출된 회전축(110)의 타측을 보호하는 캡(800);을 포함하는 차량용 공기블로어(1000)에 있어서,
    상기 차량용 공기블로어(1000)의 베어링 지지수단(700)은
    중앙에 제2베어링(910)이 안착되는 중공부(711)가 중공되며, 둘레를 따라 복수개의 결합공(712)이 형성되는 베이스부(710);
    상기 공기블로어(1000)의 외측방향으로 상기 중공부(711)의 둘레를 따라 일정 높이 및 두께를 갖도록 형성되는 지지부(720);
    상기 지지부(720)의 일측 둘레와 베이스부(710)가 일정 경사를 형성하여 연결되도록 상기 지지부(720)의 둘레를 따라 상기 베이스부(710)의 외측을 보강하는 제1보강부(730); 및
    상기 제1보강부(730)가 형성된 베이스부(710)에 상기 지지부(720)와 상기 결합공(712)을 연결하도록 형성되는 복수개의 방사형 리브(740); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기블로어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 지지수단(700)은 상기 베이스부(710)에 상기 방사형 리브(740)를 연결하는 원주형 리브(750)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기블로어.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 베이스부(710)는 상기 결합공(712)이 형성된 측의 일정 영역의 두께가 증가되는 제2보강부(760)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기블로어.
  4. 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서,
    상기 베어링 지지수단(700)은 상기 방사형 리브(740)가 짝수개로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기블로어.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 지지부(720)의 두께(h720)는 상기 베이스부(710) 두께(h710)의 3.5 ~ 5 배로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기블로어.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 원주형 리브(750)의 두께(h750)는 상기 베이스부(710) 두께(h710)의 1.5 ~ 3배로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기블로어.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2보강부(760)의 두께(h760)는 상기 베이스부(710) 두께(h710)의 1 ~ 2.5 배로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기블로어.
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