KR20100035956A - Air compressor for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 에어컴프레서 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 배기가스의 토출력에 의해 회전하는 터빈의 회전력에 의해 구동되는 차량용 에어컴프레서 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle air compressor device, and more particularly, to a vehicle air compressor device driven by a rotational force of a turbine that rotates by the earth output of exhaust gas.
최근에 차량에 장착되는 엔진에는 흡입되는 공기의 충전 효율을 증대시키기 위하여 배기가스에 의하여 작동되어 흡기를 과급시키는 터보차져 장치가 장착되고 있다. Recently, an engine mounted on a vehicle is equipped with a turbocharger which is operated by exhaust gas to supercharge intake air in order to increase the charging efficiency of inhaled air.
상기 터보차져 장치는, 엔진의 배기관 측에 설치되는 터빈과 엔진의 흡기관 측에 설치되는 임펠러가 회전축으로 서로 연결되도록 구성된다. 상기 터빈은 엔진의 작동에 의해 발생되는 배기가스가 통과하면서 회전하며, 상기 임펠러는 터빈의 회전력에 의해 함께 회전하여 흡기장치로 공급되는 공기를 과급시킨다.The turbocharger device is configured such that a turbine installed on the exhaust pipe side of the engine and an impeller installed on the intake pipe side of the engine are connected to each other by a rotating shaft. The turbine rotates while the exhaust gas generated by the operation of the engine passes, and the impeller rotates together by the rotational force of the turbine to supercharge the air supplied to the intake apparatus.
한편 디젤엔진이나 대형 차량에는 주 브레이크로서 에어브레이크가 주로 사용되며, 상기 에어브레이크를 구동하기 위해서는 압축공기가 필요하다. 또한 압축 공기는 브레이크 장치 이외에도 에어서스펜션이나 에어시트, 각종 도어의 개폐장치 등에 다양하게 사용되며 점점 더 그 사용범위가 확대되고 있다.Meanwhile, an air brake is mainly used as a main brake in a diesel engine or a large vehicle, and compressed air is required to drive the air brake. In addition to the brake device, compressed air is used in various ways such as air suspension, air seat, and opening / closing devices of various doors.
따라서 상기와 같은 장치의 작동에 필요한 압축공기를 생성하기 위하여 별도의 에어컴프레서를 구비하며, 상기 에어컴프레서는 엔진의 크랭크샤프트에 연결되어 엔진에 의해 구동된다. Therefore, a separate air compressor is provided to generate the compressed air required for the operation of the device, which is connected to the crankshaft of the engine and driven by the engine.
그러나 상기와 같이 종래기술에 의한 차량용 에어컴프레서 장치는 엔진에 의해 구동되므로, 엔진의 구동력의 일부가 에어컴프레서를 구동시키는데 투입됨으로써 엔진 구동력이 손실되는 문제점이 있다. However, the vehicle air compressor apparatus according to the prior art as described above is driven by the engine, there is a problem that the engine driving force is lost because a part of the driving force of the engine is input to drive the air compressor.
또한 종래의 터보차져 및 에어컴프레서 장치는 그 목적이 압축공기 생성으로서 동일하지만 별개의 장치로 존재하고 각 장치가 엔진룸의 서로 다른 위치에 장착되므로, 엔진룸의 설계자유도가 떨어지고 에어컴프레서로부터 압축공기를 필요로 하는 각종 장치로 연결되는 공급 파이프의 레이아웃이 복잡해지는 문제점이 있다.In addition, the conventional turbocharger and air compressor device has the same purpose as generating compressed air, but exists as a separate device and each device is mounted at a different position in the engine room, so that the design freedom of the engine room is lowered and the compressed air is compressed from the air compressor. There is a problem in that the layout of the supply pipe to be connected to various devices that need to be complicated.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 엔진 구동력의 손실 없이 고압의 공기 압축이 가능한 차량용 에어컴프레서 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a vehicle air compressor device capable of high-pressure air compression without loss of engine driving force.
또한 본 발명은 압축공기를 생성하는 기능을 가지는 여러 장치를 하나로 통합하여 엔진룸의 설계자유도가 향상되며, 에어컴프레서에 연결되는 압축공기 공급 파이프 및 냉각수, 윤활유 공급 파이프의 레이아웃이 단순하게 배치될 수 있는 차량용 에어컴프레서 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention improves the design freedom of the engine room by integrating several devices having a function of generating compressed air into one, and the layout of the compressed air supply pipe and the coolant and the lubricant supply pipe connected to the air compressor can be simply arranged. It is an object of the present invention to provide a vehicle air compressor device.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 차량용 에어컴프레서 장치는, 엔진의 배기관 측에 연결되어 배기가스의 토출력에 의해 회전하는 터빈; 및 상기 터빈에 연동되어 상기 터빈의 회전력에 의해 구동되는 에어컴프레서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a vehicle air compressor device including: a turbine connected to an exhaust pipe side of an engine and rotating by an earth output of exhaust gas; And an air compressor linked to the turbine and driven by the rotational force of the turbine.
본 발명에 의한 차량용 에어컴프레서 장치에 의하면, 엔진으로부터 토출되는 배기가스에 의해 회전하는 터빈을 이용해 에어컴프레서를 구동하여 압축공기를 생성하므로, 에어컴프레서를 구동시키기 위해 투입되는 엔진 구동력의 손실을 막을 수 있어 엔진 성능이 향상되는 효과가 있다.According to the vehicle air compressor apparatus according to the present invention, since the compressed air is generated by driving the air compressor using a turbine that is rotated by the exhaust gas discharged from the engine, it is possible to prevent the loss of the engine driving force introduced to drive the air compressor. This has the effect of improving engine performance.
또한 본 발명에 의한 차량용 에어컴프레서 장치에 의하면, 종래의 분리되어 있던 터보차져 및 에어컴프레서가 단일 장치로 통합됨에 따라 엔진룸의 설계자유도가 향상되며, 각 장치로 연결되는 압축공기 공급 파이프 및 에어컴프레서의 냉각수, 윤활유 공급 파이프의 레이아웃이 단순해지는 장점이 있다.In addition, according to the air compressor device for a vehicle according to the present invention, as the conventional turbocharger and the air compressor are integrated into a single device, the design freedom of the engine room is improved, and the compressed air supply pipe and the air compressor connected to each device are improved. The coolant, the lube oil supply pipe has the advantage of simplifying the layout.
또한 본 발명에 의한 차량용 에어컴프레서 장치에 의하면, 기존의 터보차져 장치의 임펠러가 불필요하므로, 기존 터보차져 대비 약 50%의 중량 감소 효과가 있으며, 종래 터보차져의 과급압이 최대 3bar이었던 것에 비해 훨씬 높은 압력인 최대 10bar의 압축공기를 엔진에 제공할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the air compressor device for a vehicle according to the present invention, since the impeller of the conventional turbocharger is unnecessary, there is a weight reduction effect of about 50% compared to the conventional turbocharger, and the boost pressure of the conventional turbocharger is much higher than that of the maximum turbocharger of 3 bar. It has the advantage of providing the engine with high pressure up to 10 bar of compressed air.
본 발명은, 엔진의 배기관 측에 연결되어 배기가스의 토출력에 의해 회전하는 터빈 및 상기 터빈에 연동되어 상기 터빈의 회전력에 의해 구동되는 에어컴프레서를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컴프레서 장치를 제공한다.The present invention provides a vehicle air compressor device, comprising a turbine connected to an exhaust pipe side of an engine and rotating by earth output of exhaust gas, and an air compressor linked to the turbine and driven by the rotational force of the turbine. do.
본 발명은, 상기 터빈으로부터 전달되는 회전력을 감속하여 상기 에어컴프레서로 전달하는 감속수단을 더 포함할 수 있으며, 상기 감속수단은 감속기어로 구성될 수 있다.The present invention may further include a deceleration means for decelerating the rotational force transmitted from the turbine to the air compressor, and the deceleration means may be configured as a reduction gear.
또한 상기 감속기어는, 상기 터빈의 회전축과 연결되는 피니언기어 및 상기 피니언기어와 맞물리며, 상기 에어컴프레서의 크랭크샤프트와 연결되는 링기어로 구성될 수 있다.In addition, the reduction gear may be composed of a pinion gear connected to the rotary shaft of the turbine and the pinion gear and a ring gear connected to the crankshaft of the air compressor.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 차량용 에어컴프레서 장치의 바람직한 실시예들을 자세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail preferred embodiments of the vehicle air compressor apparatus according to the present invention. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명에 의한 차량용 에어컴프레서 장치의 일 실시예의 구성을 간략하게 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of an embodiment of a vehicle air compressor apparatus according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 에어컴프레서 장치는, 엔진의 배기관 측에 연결되는 터빈(12), 상기 터빈(12)의 회전력에 의해 구동되는 에어컴프레서(20), 상기 터빈(12) 및 에어컴프레서(20)에 개재되어 터빈(12)의 회전력을 감속하여 에어컴프레서(20)로 전달하는 감속기어(32, 34)로 크게 구성된다.As shown in FIG. 1, a vehicle air compressor apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
상기 터빈(12)은 터빈 하우징(10) 내부에 수납되고, 상기 터빈 하우징(10)에는 배기가스가 유입되는 배기가스 유입구(14) 및 배기가스가 배출되는 배기가스 배출구(16)가 형성된다.The
상기 에어컴프레서(20)는 공기가 유입되어 압축되는 공간인 실린더와, 실린더 내부를 왕복 운동하는 피스톤(22)과, 외부로부터 회전력을 전달받아 상기 피스톤(22)에 전달하는 크랭크샤프트(24)가 구비된다. 에어컴프레서(20)에는 에어클리너에 의해 정화된 공기가 유입되어 압축된 후 파이프 연결부(26)에 체결되는 파이 프를 통해 각종 장치로 공급된다.The
상기 터빈(12)은 배기가스의 토출력을 회전에너지로 전환하여 에어컴프레서(20)에 공급하기 위한 장치로서, 엔진의 연소실에서 연소되어 배기매니폴드로 배출된 고온, 고압의 배기가스가 배기가스 유입구(14)를 통해 터빈(12)으로 공급되어 터빈(12)을 회전시킨 후에 배기가스 배출구(16)를 통해 배출되는 구성을 가진다.The
한편 에어컴프레서(20)가 높은 압력으로 공기를 압축시키기 위해서는 큰 토크가 필요하므로 에어컴프레서(20)에는 큰 토크가 공급되어야 한다. 그러나 에어컴프레서(20)에 회전력을 공급하는 터빈(12)의 회전속도는 매우 빠르지만 토크는 에어컴프레서(20)를 구동하기에 불충분하므로 터빈(12)의 회전 토크를 상승시킬 수단이 필요하다. 따라서 본 발명은 터빈(12)과 에어컴프레서(20) 사이에 감속기어(32, 34)를 배치하여 터빈(12)의 회전속도를 감속시킨다. 상기와 같은 감속기어(32, 34)에 의해 터빈(12)의 회전속도는 감속되고 회전토크는 상승된다.On the other hand, because the
본 발명의 상기 감속기어(32, 34)는 감속기어 하우징(30)에 수납되는 피니언기어(32)와 링기어(34)로 구성되는데, 이때 감속기어(32, 34)는 본 실시예에 도시된 구조에 한정되지 아니하고, 여러 가지 형태의 기어로 변경될 수 있다.The
상기 피니언기어(32)는 터빈(12)의 회전축(18)과 연결되어 터빈(12)이 회전할 때 터빈(12)과 동일한 속도로 함께 회전한다. 상기 피니언기어(32)는 내주면에 기어가 형성된 링기어(34)에 내접한다. The
상기 링기어(34)에는 에어컴프레서(20)의 피스톤(22)을 구동시키는 크랭크샤프트(24)가 연결되어, 링기어(34)가 회전하면 크랭크샤프트(24)가 함께 회전하여 피스톤(22)을 상하 왕복운동 시키게 된다.The
본 실시예의 링기어(34)와 피니언기어(32)의 기어비는 20:1로 구성된다. 물론 상기 기어비는 엔진 및 에어컴프레서(20)의 사양에 따라 다양하게 조절될 수 있다.The gear ratio of the
피니언기어(32)에 맞물린 링기어(34)는 피니언기어(32)가 회전하면 피니언기어(32)의 회전방향과 반대방향으로 회전한다. 따라서 피니언기어(32)를 통해 전달된 터빈(12)의 회전력은 링기어(34)를 통해 크랭크샤프트(24)로 전달되고, 크랭크샤프트(24)의 회전에 의해 피스톤(22)이 운동하여 에어컴프레서(20)가 구동되도록 구성된다.The
이하에서는 상기와 같이 구성되는 본 실시예의 작동과정을 설명한다.Hereinafter will be described the operation of the present embodiment configured as described above.
엔진의 연소실에서 연소된 고온, 고압의 배기가스는 배기매니폴드로 배출되어 배기가스 유입구(14)를 통해 터빈 하우징(10) 내부로 유입된다. 터빈 하우징(10) 내부로 유입된 배기가스는 터빈(12) 블레이드를 따라 이동하며 터빈(12)을 회전시킨 후에 저온, 저압 상태로 배기가스 배출구(16)를 통해 배출된다.The high temperature and high pressure exhaust gas combusted in the combustion chamber of the engine is discharged to the exhaust manifold and flows into the
터빈이 배기가스에 의해 회전하면 터빈 회전축(18)에 연결된 피니언기어(32)가 함께 회전하며, 피니언기어(32)와 맞물린 링기어(34)는 피니언기어(32)와 반대방향으로 회전한다. 이때 터빈(12) 및 피니언기어(32)는 약 100,000rpm으로 회전하며, 피니언기어(32)에 맞물린 링기어는 기어비에 의하여 약 5,000rpm으로 감속되어 회전한다.When the turbine rotates by the exhaust gas, the
터빈(12)의 회전력은 감속기어(32, 34)에 의해 감속되며, 감속되는 속도만큼 회전토크는 상승된다. 터빈(12)의 회전속도에 비해 링기어(34)의 회전 속도는 감속되었으나 회전 토크는 증가되었으므로 상기 회전 토크에 의해 링기어(34)에 연결된 에어컴프레서(20)의 크랭크샤프트(24)가 구동된다.The rotational force of the
크랭크샤프트(24)가 회전함에 따라 에어컴프레서(20)의 피스톤(22)이 실린더 내를 상하 왕복운동하며 실린더 내의 공기를 압축한다. 피스톤(22)에 의해 압축된 공기는 파이프 연결부(26)에 연결된 파이프를 통해 압축공기가 소요되는 각 장치로 공급된다.As the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
도 1은 본 발명에 의한 차량용 에어컴프레서 장치의 일 실시예의 구성을 간략하게 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of an embodiment of a vehicle air compressor apparatus according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 터빈 하우징 12 : 터빈10
14 : 배기가스 유입구 16 : 배기가스 배출구14 exhaust
18 : 터빈 회전축 20 : 에어컴프레서18
22 : 피스톤 24 : 크랭크샤프트22: piston 24: crankshaft
26 : 파이프 연결부 30 : 감속기어 하우징26: pipe connection 30: reduction gear housing
32 : 피니언기어 34 : 링기어32: pinion gear 34: ring gear
Claims (4)
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KR1020080095358A KR20100035956A (en) | 2008-09-29 | 2008-09-29 | Air compressor for vehicle |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20190002901A (en) | 2017-06-30 | 2019-01-09 | 현대자동차주식회사 | Apparatus and method of supplying air for commercial vehicle |
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2008
- 2008-09-29 KR KR1020080095358A patent/KR20100035956A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20190002901A (en) | 2017-06-30 | 2019-01-09 | 현대자동차주식회사 | Apparatus and method of supplying air for commercial vehicle |
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