特許 6775689 コンプレッサおよび電気モータを含む、商用車のためのシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6775689

(24)【登録日】2020年10月8日

(45)【発行日】2020年10月28日

(54)【発明の名称】コンプレッサおよび電気モータを含む、商用車のためのシステム

(51)【国際特許分類】

   F04C 29/00 20060101AFI20201019BHJP

   F04B 39/00 20060101ALI20201019BHJP

【ＦＩ】

   F04C29/00 T

   F04B39/00 106A

【請求項の数】7

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2019-536674(P2019-536674)

(86)(22)【出願日】2017年9月19日

(65)【公表番号】特表2019-529802(P2019-529802A)

(43)【公表日】2019年10月17日

(86)【国際出願番号】EP2017073552

(87)【国際公開番号】WO2018054867

(87)【国際公開日】20180329

【審査請求日】2019年5月15日

(31)【優先権主張番号】102016011504.1

(32)【優先日】2016年9月21日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】597007363

【氏名又は名称】クノル−ブレムゼ ジステーメ フューア ヌッツファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｋｎｏｒｒ−Ｂｒｅｍｓｅ Ｓｙｓｔｅｍｅ ｆｕｅｒ Ｎｕｔｚｆａｈｒｚｅｕｇｅ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ペーテル コヴァーチク

(72)【発明者】

【氏名】フーバ ネーメト

(72)【発明者】

【氏名】ヴィクトル ティハニー

【審査官】 岩田 健一

(56)【参考文献】

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１１００１３９４（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１８８９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５２９５９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｃ ２９／００

Ｆ０４Ｂ ３９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

商用車のためのシステム（１）であって、コンプレッサ（１０）と、電気モータ（５）と、駆動電子機器（９４）とを有しており、前記電気モータ（５）は前記コンプレッサ（１０）を駆動しており、前記電気モータ（５）と前記駆動電子機器（９４）とは１つの共通のケーシング（１０２）を有しており、前記電気モータ（５）は、前記コンプレッサ（１０）の駆動軸を少なくとも部分的に取り囲むロータを有しており、
前記電気モータ（５）は、互いに離間された巻線（９２）を備えたステータ（９０）を有しており、前記駆動電子機器（９４）は部分的に、前記巻線（９２）の間の中間室内に突入している、商用車のためのシステム（１）。

【請求項2】

前記コンプレッサ（１０）はスクリュコンプレッサ（１０）である、請求項１記載のシステム（１）。

【請求項3】

前記駆動電子機器（９４）は、前記電気モータ（５）の、前記コンプレッサ（１０）とは反対の側に配置されている、請求項１または２記載のシステム（１）。

【請求項4】

前記電気モータ（５）は、前記コンプレッサ（１０）を駆動する駆動軸を有しており、前記駆動電子機器（９４）は、前記駆動軸に対して半径方向に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のシステム（１）。

【請求項5】

前記電気モータ（５）は、前記コンプレッサ（１０）を駆動する駆動軸を有しており、前記駆動電子機器（９４）は、前記駆動軸に対して軸方向に配置されている、請求項３記載のシステム（１）。

【請求項6】

前記駆動電子機器（９４）は、マザーボード（９６）と容量性および誘導性の構成要素（９８）と冷却エレメント（１００）とを有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のシステム（１）。

【請求項7】

前記ケーシング（１０２）は、前記駆動電子機器（９４）を前記ロータから分離する中間壁（１０４）を有しており、前記中間壁（１０４）は、前記ロータの前記巻線（９２）の方向に向けられた凹部を有しており、該凹部内に、前記容量性および誘導性の構成要素（９８）が、またさらに前記駆動電子機器（９４）の前記冷却エレメント（１００）も突入している、請求項６記載のシステム（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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、商用車のためのシステムに関する。

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【0005】

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。

【0006】

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。

【0007】

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。

【0008】

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。

【0009】

さらに、米国特許出願公開第２０１４／０１９０６７４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。

【0010】

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、圧縮ガス部分にあって、ねじ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。

【0011】

国際公開第２００９／０３３５５６号（WO 2009/033556 A1）により、電気モータが組み込まれている乾式運転されるコンプレッサが公知である。

【0012】

比較可能なアッセンブリは、中国特許出願公開第１０２７４８２９２号明細書（CN 102748292 A）によっても公知である。

【0013】

本発明の課題は、冒頭で述べた形式の、コンプレッサ、電気モータ、および駆動電子機器を含む、商用車のためのシステムを改良して、特に、このような形式のシステムの所要スペースをさらに減じることができるようにすることである。

【0014】

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を備えた商用車のためのシステムにより解決される。これによると、商用車のためのシステムであって、コンプレッサと、電気モータと、駆動電子機器とを有しており、電気モータと駆動電子機器とは１つの共通のケーシングを有しており、電気モータは、コンプレッサの駆動軸を少なくとも部分的に取り囲むロータを有している、商用車のためのシステムが設けられている。

【0015】

本発明の根底を成す思想は、電気モータ、コンプレッサ、および駆動電子機器のために１つの共通の構造的なユニットを製作し、システムのために全体としてコンパクトな構成の１つのユニットを形成することができるというものである。これにより、ユニット全体の軸方向の長さを全体として減じることができる。駆動電子機器が、電気モータのケーシングに組み込まれていることにより特に、よりコンパクトに構成することができる。

【0016】

コンプレッサはスクリュコンプレッサであってよい。スクリュコンプレッサとして形成することにより、特にハイブリッド商用車の関連で、商用車のための圧縮空気形成の範囲で、コンプレッサの効率的かつ経済的な作動が可能となる。このような形式の車両では、特に、商用車の駆動ユニットが、走行運転において連続的に回転し続けるのではなく、したがって、駆動ユニットによるコンプレッサの駆動もいつでも行うことができるというわけではない。したがって切り離しが必要であり、スクリュコンプレッサの使用が有利である。

【0017】

駆動電子機器は、電気モータの、コンプレッサとは反対の側に配置されていてよい。これにより、システムの構成要素を実質的に１つの軸線に沿って配置することができ、これにより構成スペースも良好に利用することができる。

【0018】

電気モータは、コンプレッサを駆動する駆動軸を有していてよく、駆動電子機器は、駆動軸に対して半径方向に隣接する位置に配置されていてよい。このような配置により、駆動軸に関して半径方向に存在する構成スペースも、システムの構成要素のために利用することができる。

【0019】

しかしながら基本的には、駆動電子機器を駆動軸に対して軸方向に隣接する位置に配置することもできる。構成によっては、この場合も、利用することができる相応の構成スペースが提供される。

【0020】

電気モータは、互いに離間された巻線を備えたステータを有していてよく、駆動電子機器は部分的に、巻線の間の中間室内に突入している。これにより、このような中間室も、駆動電子機器のための構成スペースとして利用することができる。ユニット全体のコンパクトな構成形式はこれによりさらに改善され、可能となる。

【0021】

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。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】スクリュコンプレッサおよび電気モータを含む、商用車のための本発明によるシステムに関する本発明の実施例を概略的に示す断面図である。

【図2】システムの本発明による実施例の構成要素を示す分解斜視図である。

【図3】図２のシステムの電気モータおよび電気モータの駆動電子機器の詳細を示す斜視断面図である。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

ケーシング２０にはオイル２２が充填されている。

【0029】

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。

【0030】

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、軸方向シール手段として構成されている。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

逆止弁４８に続いて、空気出口５１が設けられている。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

クーラ７４は付設部６０に接続されている。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

詳しくは図示されていない放圧弁８０に基づいて、作動準備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。

【0059】

図２には、商用車のためのシステム１の分解斜視図が示されている。

【0060】

このシステム１は、電気モータ５と、図１に示したようなスクリュコンプレッサ１０とを有している。

【0061】

システム１のその他の構成要素は、電気モータ５のステータ９０であって、このステータは、互いに離間された複数の巻線９２を有している。電気モータ５のロータは詳しくは図示されていない。

【0062】

さらに、駆動電子機器９４が設けられている。

【0063】

この場合、駆動電子機器９４は、マザーボード９６と、容量性および誘導性構成要素９８と、冷却エレメント１００とを有している。

【0064】

図２により既に明らかであるように、共通のケーシング構成部分もしくはケーシング１０２によって、一方では電気モータ５のロータが、他方では駆動電子機器９４が収容されている。

【0065】

ケーシング構成部分１０２は、駆動電子機器９４をロータから分離する中間壁１０４を有している。

【0066】

このことは特に図３に示した詳細図により良好にわかる。

【0067】

中間壁１０４は、ロータの巻線９２の方向に向けられた凹部を有しており、この凹部内に、容量性および誘導性エレメント９８が、またさらに駆動電子機器９４の冷却エレメント１００も突入している。

【0068】

これにより、システム１全体の軸方向の構成長さを減じることができる。

【符号の説明】

【0069】

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濾過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
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
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
９０ ステータ
９２ 巻線
９４ 駆動電子機器
９６ マザーボード
９８ 容量性および誘導性の構成要素
１００ 冷却エレメント
１０２ ケーシング構成部分
１０４ 中間壁

【図1】

【図2】

【図3】