KR20190045376A - 압축기 및 전기 모터를 포함하는 상용차용 시스템 - Google Patents

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KR20190045376A
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페테르 코버치크
후버 네메스
빅토르 티하니이
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크노르-브렘제 시스테메 퓌어 누츠파조이게 게엠베하
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Abstract

본 발명은 상용차용 시스템(100)에 관한 것으로, 압축기(10), 전기 모터(5) 및 구동 전자장치(94)를 포함하고, 상기 전기 모터(5)는 압축기(10)를 구동하고, 상기 전기 모터(5)와 상기 구동 전자장치(94)는 공통의 하우징(102)을 포함하고, 상기 전기 모터(5)는 로터를 포함하며, 상기 로터는 상기 압축기(10)의 구동 샤프트를 적어도 부분적으로 둘러싼다.

Description

압축기 및 전기 모터를 포함하는 상용차용 시스템
본 발명은 스크루 압축기 및 전기 모터를 포함하는 상용차용 시스템에 관한 것이다.
선행 기술에 상용차용 스크루 압축기들이 공개되어 있다. 이러한 스크루 압축기들은, 예를 들어 상용차의 브레이크 시스템을 위해 필요한 압축 공기를 제공하기 위해 사용된다.
이와 관련해서 특히 오일로 채워진 압축기, 특히 스크루 압축기도 공개되어 있고, 이러한 압축기에는 오일 온도를 조절하는 과제가 부여된다. 이는 일반적으로, 외부 오일 냉각기가 존재하고, 상기 오일 냉각기는 온도 조절 밸브에 의해 오일로 채워진 압축기 및 오일 순환계에 연결됨으로써 달성된다. 오일 냉각기는 서로 분리된 2개의 순환계를 포함하는 열 교환기이고, 이 경우 제 1 순환계는 고온 액체, 즉 압축기 오일을 위해 제공되고, 제 2 순환계는 냉각액을 위해 제공된다. 냉각액으로서 예를 들어 공기, 부동제 또는 다른 오일을 포함하는 혼합수가 사용될 수 있다.
이러한 오일 냉각기는 튜브 또는 호스를 통해 압축기 오일 순환계에 연결되어야 하고, 오일 순환계는 누출이 방지되어야 한다.
이러한 외부 체적은 또한 오일로 채워져야 하므로, 전체 오일량도 증가한다. 이로 인해 시스템 관성이 커진다. 또한, 오일 냉각기는, 주위에 있는 홀더에 의해 또는 별도의 홀더에 의해 기계적으로 배치되어 고정되어야 하고, 이는 추가 고정 수단은 물론 조립 공간을 필요로 한다.
US 4,780,061 호에 통합된 오일 냉각부를 갖는 스크루 압축기가 이미 공개되어 있다.
또한, DE 37 17 493 A1호는 콤팩트한 하우징 내에 배치되며 스크루 압축기의 전기 모터에 오일 냉각기를 갖는 스크루 압축기-장치를 기술한다.
DE 10 2010 015 151 A1호에 스크루 압축기용 압축기 플랜지가 공개되어 있다.
또한, US 2014/0190674 A1호에 냉각 채널을 포함하는 자동차의 열 교환기를 위한 연결 플랜지가 공개되어 있다.
DE 10 2013 011 061 B3호에 또한 플랜지 연결부를 가진 열 교환기가 공개되어 있고, 상기 플랜지 연결부는 접속 플랜지를 갖고, 상기 접속 플랜지는 다이 캐수팅부이고, 스크루 볼트를 수용하기 위한 캐스팅 공정으로 제조된 관통 홀을 포함한다.
WO 2009/033556 A1호에는 전기 모터가 통합된 건식 압축기가 공개되어 있다.
유사한 장치가 CN 102748292 A호에도 공개되어 있다.
본 발명의 과제는, 특히 이러한 시스템의 필요 공간이 추가로 감소할 수 있도록, 전술한 방식의 압축기, 전기 모터 및 구동 전자장치를 포함하는 상용차용 시스템을 바람직하게 개선하는 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따라 청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 상용차용 시스템에 의해 해결된다. 따라서 상용차용 시스템이 압축기, 전기 모터 및 구동 전자장치를 포함하고, 상기 전기 모터와 구동 전자장치는 공통의 하우징을 포함하고, 상기 전기 모터는 로터를 포함하며, 상기 로터는 압축기의 구동 샤프트를 적어도 부분적으로 둘러싸는 것이 제공된다.
본 발명은, 전체적으로 시스템을 위한 콤팩트한 구조적 유닛이 생길 수 있도록, 전기 모터, 압축기 및 구동 전자장치를 위해 공통의 구조적인 유닛을 제조하는 기본 사상에 기초한다. 이로써, 전체 유닛의 축방향 길이를 전체적으로 감소시키는 것이 가능해진다. 특히, 구동 전자장치가 전기 모터의 하우징에 함께 통합됨으로써, 더 콤팩트하게 구성하는 것이 가능해진다.
압축기는 스크루 압축기일 수 있다. 스크루 압축기로서 형성에 의해, 특히 하이브리드 상용차와 관련해서, 상용차를 위한 압축 공기 생성의 범위에서 압축기의 더 효율적이고 경제적인 작동이 가능해진다. 이러한 차량에서는 특히, 주행 작동 시 상용차의 구동 유닛이 연속적으로 작동하지 않고 따라서 구동 유닛에 의한 스크루 압축기의 구동도 항상 가능하지 않은 경우가 있다. 따라서 디커플링이 필요하고, 그렇기 때문에 스크루 압축기들의 사용이 바람직하다.
구동 전자장치는 전기 모터에 있어서의 압축기와는 반대쪽 측면에 배치될 수 있다. 이로써, 시스템의 구성 요소들을 실질적으로 축을 따라 배치하고 이로써 조립 공간을 최적으로 이용할 수 있는 것이 가능해진다.
전기 모터는 압축기를 구동하는 구동 샤프트를 포함할 수 있고, 구동 전자장치가 구동 샤프트에 대해 반경방향으로 배치되는 것이 제공될 수 있다. 이러한 배치에 의해, 구동 샤프트에 대해 반경방향으로 제공되는 조립 공간을 시스템의 구성 요소를 위해 이용하는 것이 가능해진다.
기본적으로, 구동 전자장치가 구동 샤프트에 대해 축방향으로 배치되는 것도 가능하다. 구성에 따라 이 경우에도 활용 가능한 적절한 공간이 제공될 수 있다.
전기 모터는 서로 이격된 코일들을 가진 스테이터를 포함할 수 있고, 이 경우 구동 전자장치는 부분적으로 코일들 사이의 간극 내로 돌출한다. 이로 인해, 상기 간극도 구동 전자장치를 위한 조립 공간으로써 이용하는 것이 가능해진다. 이로써 전체 유닛의 콤팩트한 구조가 추가로 개선되고 가능해진다.
본 발명의 다른 세부 사항과 장점들은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명된다.
도 1은 스크루 압축기 및 전기 모터를 포함하는 상용차를 위한 본 발명에 따른 시스템의 본 발명에 따른 실시예의 개략적인 단면도를 도시한 도면.
도 2는 시스템의 본 발명에 따른 실시예의 구성 요소들의 분해 사시도를 도시한 도면.
도 3은 도 2에 따른 시스템의 전기 모터의 구동 전자장치와 전기 모터의 상세 단면을 도시한 사시도.
도 1은 본 발명의 실시예와 관련해서 스크루 압축기(10)를 개략적인 단면도에 도시한다.
스크루 압축기(10)는 여기에 상세히 도시되지 않은 전기 모터에 스크루 압축기(10)를 기계적으로 고정하기 위한 고정 플랜지(12)를 갖는다.
입력 샤프트(14)가 도시되고, 상기 입력 샤프트를 통해 전기 모터로부터 2개의 스크루(16, 18) 중 하나에, 예컨대 스크루(16)에 토크가 전달된다.
스크루(18)는 스크루(16)와 맞물리고, 이것에 의해 구동된다.
스크루 압축기(10)는 하우징(20)을 갖고, 상기 하우징 내에 스크루 압축기(10)의 주요 부품들이 배치된다.
하우징(20)은 오일(22)로 채워진다.
공기 유입측에, 스크루 압축기(10)의 하우징(20)에 유입 포트(24)가 제공된다. 유입 포트(24)는, 거기에 공기 필터(26)가 배치되도록 형성된다. 또한, 공기 유입 포트(24)에 반경방향으로 공기 유입부(28)가 제공된다.
유입 포트(24)와 유입 포트(24)가 하우징(20)에 부착되는 위치 사이의 영역에, 여기에서 축방향 밀봉부로서 구현된 스프링 하중을 받는 밸브 인서트(30)가 제공된다.
이러한 밸브 인서트(30)는 체크 밸브로써 이용된다.
밸브 인서트(30)의 하류에 공기 공급 채널(32)이 제공되고, 상기 공기 공급 채널은 2개의 스크루(16, 18)에 공기를 공급한다.
2개의 스크루(16, 18)의 출력측에 상승관(36)을 갖는 공기 배출관(34)이 제공된다.
상승관(36)의 단부 영역에 온도 센서(38)가 제공되고, 상기 온도 센서에 의해 오일 온도가 모니터링될 수 있다.
또한, 공기 오일 분리 부재(42)를 위한 홀더(40)가 공기 배출 영역 내에 제공된다.
공기 오일 분리 부재를 위한 홀더(40)는 조립된 상태에서(도 1에도 도시된 바와 같이) 바닥을 향한 영역에 공기 오일 분리 부재(42)를 갖는다.
또한, 공기 오일 분리 부재(42)의 내부에 적절한 필터 스크린 또는 공개된 필터- 및 오일 분리 장치(44)가 제공되고, 상기 장치는 상세히 설명되지 않는다.
조립되어 작동 준비된 상태(즉 도 1에 도시된 바와 같이)와 관련해서, 공기 오일 분리 부재를 위한 홀더(40)는 중앙 상부 영역에 배기구(46)를 갖고, 상기 배기구는 체크 밸브(48)와 최소 압력 밸브(50)로 안내된다. 체크 밸브(48)와 최소 압력 밸브(50)는 공통의 결합된 밸브 내에 형성될 수도 있다.
체크 밸브(48)에 이어서 공기 배출부(51)가 제공된다.
공기 배출부(51)는 일반적으로 적절하게 공지된 압축 공기 소비 장치에 연결된다.
공기 오일 분리 부재(42)에 있는 분리된 오일(22)을 다시 하우징(20) 내로 돌려보내기 위해, 상승관(52)이 제공되고, 상기 상승관은 하우징(20) 내로 합류 시 공기 오일 분리 부재(42)를 위한 홀더(40)의 끝에서 필터- 및 체크 밸브(54)를 갖는다.
필터- 및 체크 밸브(54)의 하류 쪽으로 하우징 보어 내에 노즐(56)이 제공된다. 오일 회수관(58)은 스크루(16) 또는 스크루(18)의 대략 중앙 영역으로 회수되므로, 상기 스크루에 다시 오일(22)이 공급될 수 있다.
조립된 상태에서 하우징(20)의 바닥 영역 내에 오일 배출 스크루(59)가 제공된다. 오일 배출 스크루(59)에 의해 해당하는 오일 배출 개구가 개방될 수 있고, 상기 개구를 통해 오일(22)이 배출될 수 있다.
하우징(20)의 하부 영역에 또한 숄더(60)가 제공되고, 상기 숄더에 오일 필터(62)가 고정된다. 하우징(20) 내부에 배치된 오일 필터 유입 채널(64)을 통해 오일(22)이 먼저 온도 조절 밸브(66)로 안내된다.
온도 조절 밸브(66) 대신 제어- 및/또는 조절 장치가 제공될 수 있고, 상기 장치를 이용해서 하우징(20) 내부에 있는 오일(22)의 오일 온도가 모니터링되어 설정값으로 조절될 수 있다.
온도 조절 밸브(66)의 하류에 오일 필터(62)의 오일 유입부가 제공되고, 상기 오일 유입부는 중앙 회수관(68)을 통해 오일(22)을 다시 스크루(18) 또는 스크루(16)로 및 샤프트(14)의 오일 윤활식 베어링(70)에도 안내한다. 베어링(70)의 영역에는 또한 노즐(72)이 제공되고, 상기 노즐은 회수관(68)과 관련해서 하우징(20) 내에 제공된다.
냉각기(74)는 숄더(60)에 접속된다.
하우징(20)의 상부 영역에 (조립된 상태와 관련해서) 안전밸브(76)가 배치되고, 상기 밸브에 의해 하우징(20) 내부의 과도한 압력이 감소할 수 있다.
최소 압력 밸브(50) 앞에 바이패스 관(78)이 배치되고, 상기 바이패스 관은 릴리프 밸브(80)로 안내된다. 공기 공급부(32)와의 연결에 의해 제어되는 이러한 릴리프 밸브(80)를 통해 공기 유입부(28)의 영역 내로 공기가 돌려보내질 수 있다. 상기 영역에 상세히 도시되지 않은 환기 밸브 및 노즐(공급관의 직경 감소부)도 제공될 수 있다.
또한, 하우징(20)의 외벽에 대략 관(34)의 높이에 오일 게이지 센서(82)가 제공될 수 있다. 이러한 오일 게이지 센서(82)는 예를 들어 광학 센서일 수 있고, 작동 시 오일 레벨이 오일 게이지 센서(82)의 위에 있는지 여부 또는 오일 게이지 센서(82)가 노출되어 있는지 여부 및 그에 따라 오일 레벨이 상응하게 감소하였는지 여부가 센서 신호에 의해 파악될 수 있도록 구성 및 설계될 수 있다.
이러한 모니터링과 관련해서 알람 유닛이 제공될 수도 있고, 상기 알람 유닛은 시스템의 사용자에게 해당하는 오류 메시지 또는 경고 메시지를 출력 또는 전달한다.
도 1에 도시된 스크루 압축기(10)의 기능은 다음과 같다:
공기 유입부(28)를 통해 공기가 공급되고 체크 밸브(30)를 지나 스크루(16, 18)에 도달하고, 거기에서 공기가 압축된다. 5배 내지 16배의 압축률로 배출관(34)을 지나 상승관(36)을 통해 스크루(16, 18)를 향해 상승하는 압축된 공기-오일 혼합물은 온도 센서(38)로 직접 블로잉된다.
여전히 부분적으로 오일 입자를 지닌 공기는 그리고 나서 홀더(40)를 통해 공기 오일 분리 부재(42) 내로 안내되고, 해당하는 최소 압력이 달성될 경우, 공기 배출관(51)에 도달한다.
하우징(20) 내부에 있는 오일(22)은 오일 필터(62)에 의해 및 필요 시 열 교환기(74)에 의해 작동 온도에서 유지된다.
냉각이 필요 없는 경우, 열 교환기(74)는 사용되지 않고 접속되지 않는다.
해당 접속은 온도 조절 밸브(66)에 의해 이루어진다. 오일 필터(62)에서 정화 후에 관(68)을 통해 오일이 스크루(18) 또는 스크루(16)는 물론 베어링(72)에도 공급된다. 스크루(16) 또는 스크루(18)에 회수관(52, 58)을 통해 오일(22)이 공급되고, 이 경우 공기 오일 분리 부재(42)에서 오일(22)의 정화가 이루어진다.
또한 스크루(18)와 맞물리는 스크루(16)로 샤프트(14)를 통해 토크를 전달하는 자세히 도시되지 않은 전기 모터에 의해 스크루 압축기(10)의 스크루(16, 18)가 구동된다.
자세히 도시되지 않은 릴리프 밸브(80)에 의해, 작동 상태에서 예를 들어 스크루(16, 18)의 출력 측에 우세한 고압이 공급관(32)의 영역에서 차단될 수 있는 것이 아니라, 특히 압축기의 시동 시 공급관(32)의 영역에 항상 낮은 유입 압력, 특히 대기압이 존재하는 것이 보장된다. 그렇지 않으면, 압축기의 시동으로 스크루(16, 18)의 출력 측에 처음에는 매우 높은 압력이 발생하고, 이러한 압력은 구동 모터에 과부하를 준다.
도 2는 상용차용 시스템(1)을 분해 사시도에 도시한다.
시스템(1)은 전기 모터(5) 및 도 1에 도시된 스크루 압축기(10)를 포함한다.
시스템(1)의 추가 구성 요소들은 전기 모터(5)의 스테이터(90)이고, 상기 스테이터는 서로 이격된 복수의 코일(92)을 포함한다. 전기 모터(5)의 로터는 상세히 도시되지 않는다.
또한, 구동 전자장치(94)가 제공된다.
이 경우 구동 전자장치(94)는 메인 보드(96), 용량성 및 유도성 소자(98) 및 냉각 부재(100)를 포함한다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 공통의 하우징부 또는 하우징(102)이 일측에서 전기 모터(5)의 로터를 그리고 타측에서 구동 전자장치(94)를 수용한다.
하우징부(102)는 중간 벽(104)을 갖고, 상기 중간 벽은 구동 전자장치(94)를 로터로부터 분리한다.
이는, 특히 도 3의 상세도에 잘 도시된다.
상기 중간 벽(104)은 로터의 코일(92) 방향으로 정렬된 리세스를 갖고, 상기 리세스 내로 용량성 및 유도성 소자(98)는 물론 구동 전자장치(94)의 냉각 부재(100)도 돌출한다.
이로써 전체 시스템(1)의 축방향 전체 길이도 감소할 수 있다.
1 시스템
5 전기 모터
10 스크루 압축기
12 고정 플랜지
14 입력 샤프트
16 스크루
18 스크루
20 하우징
22 오일
24 유입 포트
26 공기 필터
28 공기 유입부
30 밸브 인서트
32 공기 공급 채널
34 공기 배출관
36 상승관
38 온도 센서
40 공기 오일 분리기
42 오일 트랩
44 필터 스크린 또는 공개된 필터- 또는 오일 분리 장치
46 배기구
48 제어 밸브
50 최소 압력 밸브
51 공기 배출부
52 상승관
54 필터- 및 제어 밸브
56 스로틀
58 오일 회수관
59 오일 배출 스크루
60 숄더
62 오일 필터
64 오일 필터 유입 채널
66 온도 조절 밸브
68 회수관
70 베어링
72 스로틀
76 안전밸브
78 바이패스 관
80 릴리프 밸브
82 오일 게이지 센서
90 스테이터
92 코일
94 구동 전자장치
96 메인 보드
98 용량성 및 유도성 소자
100 냉각 부재
102 하우징부
104 중간 벽

Claims (6)

  1. 상용차용 시스템(1)으로서, 압축기(10), 전기 모터(5) 및 구동 전자장치(94)를 포함하고, 상기 전기 모터(5)는 상기 압축기(10)를 구동하고, 상기 전기 모터(5)와 상기 구동 전자장치(94)는 공통의 하우징(102)을 포함하고, 상기 전기 모터(5)는 로터를 포함하며, 상기 로터는 상기 압축기(10)의 구동 샤프트를 적어도 부분적으로 둘러싸는 것인 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 압축기(10)는 스크루 압축기(10)인 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 구동 전자장치(94)는 상기 전기 모터(5)에 있어서의 상기 압축기(10)와는 반대쪽 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 모터(5)는 상기 압축기(10)를 구동하는 구동 샤프트를 포함하고, 상기 구동 전자장치(94)는 상기 구동 샤프트에 대해 반경방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 전기 모터(5)는 상기 압축기(10)를 구동하는 구동 샤프트를 포함하고, 상기 구동 전자장치(94)는 구동 샤프트에 대해 축방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 모터(5)는 서로 이격된 코일(92)들을 가진 스테이터(90)를 포함하고, 상기 구동 전자장치(94)는 부분적으로 상기 코일(92)들 사이의 간극 내로 돌출하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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