專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)單元，其具有機械旋轉(zhuǎn)裝置；電旋轉(zhuǎn)裝置，其與機械旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)軸相連，并用作電動機和發(fā)電機的至少其中之一；以及旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，其與旋轉(zhuǎn)軸相連，并具有位于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件周邊以傳遞旋轉(zhuǎn)單元和外部設備之間的動力的動力傳遞機構(gòu)。
在此特許公報所公開的旋轉(zhuǎn)單元中，機械旋轉(zhuǎn)裝置(混合壓縮機的壓縮機構(gòu))的旋轉(zhuǎn)軸與電旋轉(zhuǎn)裝置(電動機)相連。旋轉(zhuǎn)軸上還連接了旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(皮帶輪)，以傳遞來自外部裝置(發(fā)動機)的動力。在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件與旋轉(zhuǎn)軸之間設有電磁離合器，以選擇性地傳遞動力。
當電磁離合器接合和分離時，機械旋轉(zhuǎn)裝置由發(fā)動機的力驅(qū)動，電旋轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生電流，機械旋轉(zhuǎn)裝置由電旋轉(zhuǎn)裝置的力所驅(qū)動。
旋轉(zhuǎn)構(gòu)件與動力傳遞機構(gòu)相連。皮帶與動力傳遞機構(gòu)相接合，以將發(fā)動機的動力傳遞給旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。電旋轉(zhuǎn)裝置在旋轉(zhuǎn)軸的軸向上相對于動力傳遞機構(gòu)移動。
電旋轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)子包括永久磁鐵。電旋轉(zhuǎn)裝置還包括由導線形成的定子部分。電旋轉(zhuǎn)裝置由與導線相連的電池提供的電流所驅(qū)動。另外，電旋轉(zhuǎn)裝置所產(chǎn)生的電流也對電池進行充電。
雖然電旋轉(zhuǎn)裝置可在軸向上相對于動力傳遞機構(gòu)移動，但沒有增加電旋轉(zhuǎn)裝置的徑向尺寸以增大動力。另外，由于電磁離合器由相對較大的元件如電磁鐵形成，增加了旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的尺寸。當電磁離合器接合和分離時，離合器由外部電信號控制，這就使結(jié)構(gòu)變得復雜。
當機械旋轉(zhuǎn)裝置由發(fā)動機驅(qū)動時，轉(zhuǎn)子被牽引并旋轉(zhuǎn)。此時，由于轉(zhuǎn)子包括永久磁鐵且轉(zhuǎn)子的磁力作用在定子上，由定子的勵磁損失會產(chǎn)生熱量，這會導致能量損失。當轉(zhuǎn)子被牽引并旋轉(zhuǎn)時，由于永久磁鐵的磁極與定子的磁極之間的距離發(fā)生變化，永久磁鐵與定子之間的力也發(fā)生變化。這就使作用在旋轉(zhuǎn)軸上的扭矩產(chǎn)生波動，因而產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)振動。
電旋轉(zhuǎn)裝置所產(chǎn)生的電流應平滑。為了使電流平滑，可在電池上并聯(lián)電容器。即使當電池不需要充電時通過繼電器斷開電池和電容器的連接，只要轉(zhuǎn)子被牽引并旋轉(zhuǎn)，就會繼續(xù)產(chǎn)生電流。因此，電容器端子之間的電壓變得過大，這可能損壞電容器。因此，需要控制電容器端子之間的電壓以免其過大，這就會使結(jié)構(gòu)變得復雜。
為了達到上述和其他目的并符合本發(fā)明的意圖，提供了一種具有機械旋轉(zhuǎn)裝置、旋轉(zhuǎn)軸、電旋轉(zhuǎn)裝置、旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和單向離合器的旋轉(zhuǎn)單元。機械旋轉(zhuǎn)裝置具有殼體。殼體包括前壁。旋轉(zhuǎn)軸具有從殼體的前壁上突出的端部。電旋轉(zhuǎn)裝置與旋轉(zhuǎn)軸同軸。電旋轉(zhuǎn)裝置與旋轉(zhuǎn)軸的端部相連，用作電動機和發(fā)電機的至少其中之一。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件與旋轉(zhuǎn)軸相連，并具用于傳遞旋轉(zhuǎn)單元和外部設備之間的動力的動力傳遞機構(gòu)。在動力傳遞路徑上的旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間設有單向離合器。單向離合器位于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的內(nèi)部。電旋轉(zhuǎn)裝置位于殼體前壁上或前壁的前面。電旋轉(zhuǎn)裝置的至少一部分位于動力傳遞機構(gòu)的外尺寸之外。
通過下文中的介紹并結(jié)合以示例方式說明了本發(fā)明原理的附圖，可以清楚本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點。
如

圖1所示，機械旋轉(zhuǎn)裝置或壓縮機C包括氣缸體11，與氣缸體1 1的前端相連的前殼體12，以及與氣缸體11的后端相連的后殼體14。在后殼體14和氣缸體11之間設有閥板組件13。氣缸體11、前殼體12、閥板組件13和后殼體14構(gòu)成了壓縮機C的殼體。
在氣缸體11和前殼體12之間形成有曲軸箱15。旋轉(zhuǎn)軸在此實施例中為驅(qū)動軸16，其穿過曲軸箱15延伸，并由殼體可旋轉(zhuǎn)地支撐。
驅(qū)動軸16的前端部分由前殼體12以徑向軸承12B所支撐。在前殼體12的前壁12A上形成了圓柱形支撐壁41。驅(qū)動軸16的前端部分位于支撐壁41中。驅(qū)動軸16的前端部分通過旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(皮帶輪17)與外部設備或外部驅(qū)動源相連，皮帶18與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件相接合。在此實施例中，外部驅(qū)動源是車輛發(fā)動機E，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件是皮帶輪17。在驅(qū)動軸16的前端部分與前壁12A之間設有密封件12C。密封件12C位于徑向軸承12B的外部。密封件12C可防止氣體在殼體的內(nèi)部和外部之間流動。
皮帶輪17與電旋轉(zhuǎn)裝置相連，在此實施例中其為電動發(fā)電機MG。電動發(fā)電機MG位于動力傳遞路徑上的發(fā)動機E和驅(qū)動軸16之間。此外，電動發(fā)電機MG部分地位于皮帶輪17的外尺寸之外。當發(fā)動機E運轉(zhuǎn)時，皮帶輪17總是將動力從發(fā)動機E傳遞給驅(qū)動軸16和電動發(fā)電機MG。此時，電動發(fā)電機MG用作發(fā)電機。當發(fā)動機E不運轉(zhuǎn)而需要操作空調(diào)機時，電動發(fā)電機MG用作電動機，并驅(qū)動驅(qū)動軸16。
在曲軸箱15內(nèi)設有連接板19，其固定在驅(qū)動軸16上并與驅(qū)動軸16一起整體地旋轉(zhuǎn)。凸輪盤在此實施例中為旋轉(zhuǎn)斜盤20，其位于曲軸箱15內(nèi)。旋轉(zhuǎn)斜盤20可沿驅(qū)動軸16滑動，并傾斜于驅(qū)動軸16的軸線。旋轉(zhuǎn)斜盤20通過鉸鏈機構(gòu)21與連接板19相連。鉸鏈機構(gòu)21使旋轉(zhuǎn)斜盤20與連接板19和驅(qū)動軸16整體地旋轉(zhuǎn)。鉸鏈機構(gòu)21還允許旋轉(zhuǎn)斜盤20沿驅(qū)動軸16的軸線滑動，并傾斜于驅(qū)動軸16的軸線。
在驅(qū)動軸16上固定了止動環(huán)22。在止動環(huán)22和旋轉(zhuǎn)斜盤20之間延伸有彈簧23。止動環(huán)22和彈簧23決定了旋轉(zhuǎn)斜盤20的最小傾斜角。旋轉(zhuǎn)斜盤20的最小傾斜角是指由驅(qū)動軸16的軸線與旋轉(zhuǎn)斜盤20形成的最接近90度的角度。
在氣缸體11中形成有氣缸孔24(圖中只示出一個)。氣缸孔24平行于驅(qū)動軸16的軸線延伸。在各氣缸孔24中可往復運動地容納了單頭活塞25。各氣缸孔24的前部和后部的開口被相對應的活塞25和閥板組件13覆蓋住。在各氣缸孔24中均設有壓縮室，其體積根據(jù)對應活塞25的往復運動而變化。各活塞25的前端通過一對墊塊(shoe)26與旋轉(zhuǎn)斜盤20的周邊相連。旋轉(zhuǎn)斜盤20的旋轉(zhuǎn)運動可轉(zhuǎn)化為活塞25的往復運動。
驅(qū)動軸16、連接板19、旋轉(zhuǎn)斜盤20、鉸鏈機構(gòu)21、活塞25和墊塊26構(gòu)成了活塞型壓縮機構(gòu)。
在后殼體14中設有吸氣室27和排氣室28。吸氣室27和排氣室28的前端被閥板組件13覆蓋。在閥板組件13上形成有吸入口29和吸入閥瓣30的組以及排氣口31和排氣閥瓣32的組。各吸入口29和相應的吸入閥瓣30的組以及各排氣口31和相應的排氣閥瓣32的組與一個氣缸孔24(壓縮室)相對應。當各活塞25從上止點位置運動到下止點位置時，吸氣室27中的致冷氣體經(jīng)過相應的吸入口29和吸入閥瓣30進入相應的氣缸孔24中。當各活塞25從下止點位置運動到上止點位置時，相應氣缸孔24中的致冷氣體被壓縮到預定的壓力，并經(jīng)過相應的排氣口31和排氣閥瓣32排放到排氣室28。
吸氣室27通過外部致冷回路(未示出)與排氣室28相連。從排氣室28排出的致冷劑流到外部致冷回路中，在外部致冷回路中采用致冷劑進行熱交換。從外部致冷回路中排出的致冷劑通過吸氣室27吸入氣缸孔24中，然后被壓縮。
在氣缸體11內(nèi)部設有軸腔33，以容納驅(qū)動軸16的后部。在驅(qū)動軸16內(nèi)設有連接通道34，以連通曲軸箱15的前端部分和軸腔33。在閥板組件13內(nèi)設有連通通道35，以連通吸氣室27和軸腔33。軸腔33、連接通管34、連通通道35形成了連接曲軸箱15和吸氣室27的排放通道(bleed passage)。
在壓縮機殼體內(nèi)設有供氣通道36，以連接排氣室28和曲軸箱15。在供氣通道36內(nèi)設有控制閥37，以調(diào)節(jié)供氣通道36的開度。
可以改變控制閥37的開度，從而控制通過供氣通道36進入曲軸箱15內(nèi)的高壓氣體的流速和通過排放通道排出曲軸箱15的氣體流速之間的關(guān)系。因此可確定曲軸箱的壓力Pc。曲軸箱壓力Pc和壓縮腔內(nèi)的壓力之間的差值根據(jù)曲軸箱壓力Pc的變化而變化，這就改變了旋轉(zhuǎn)斜盤20的傾斜角。因此可以控制各活塞25的行程，即排氣量。
如圖1所示，支撐壁41以軸承43可旋轉(zhuǎn)地支撐了輪轂42。輪轂42固定在驅(qū)動軸16上，并與驅(qū)動軸16整體地旋轉(zhuǎn)。
輪轂42的形狀象一個在開口端具有凸緣46的杯子。也就是說，輪轂42具有與驅(qū)動軸16相連的內(nèi)圓柱44，外圓柱45，凸緣46和橡膠環(huán)47。橡膠環(huán)47位于內(nèi)圓柱44和外圓柱45之間，用作減小扭矩波動的構(gòu)件。通過將內(nèi)圓柱44擰入驅(qū)動軸16的前端部分，可將輪轂42固定在驅(qū)動軸16上。凸緣46和外圓柱45形成一體。橡膠環(huán)47將內(nèi)圓柱44和外圓柱45相連接。橡膠環(huán)47可減小在內(nèi)圓柱44和外圓柱45之間所傳遞的扭矩波動，并防止由于外圓柱45軸線相對于驅(qū)動軸16軸線的位移而引起的軸承12B，43的壽命縮短。
皮帶輪17具有基本為圓柱形的形狀，并由輪轂42的外圓柱45以軸承48可旋轉(zhuǎn)地支撐。皮帶輪17相對于輪轂42和前殼體12旋轉(zhuǎn)。皮帶輪17的圓周用作動力傳遞機構(gòu)，在此實施例中即皮帶固定座49。皮帶固定座49具有鋸齒形截面。與發(fā)動機E相連的皮帶18繞在皮帶固定座49上。
在皮帶輪17和輪轂42的外圓柱45之間設有單向離合器50。換句話說，單向離合器50位于皮帶輪17的內(nèi)部。在皮帶輪17的內(nèi)圓周上固定了外離合器構(gòu)件51。在輪轂42的外圓柱45的外圓周上固定了環(huán)形的內(nèi)離合器構(gòu)件52。內(nèi)離合器構(gòu)件52被外離合器構(gòu)件51所環(huán)繞。
如圖2(a)和2(b)所示，在外離合器構(gòu)件51的內(nèi)圓周上設有凹槽53。凹槽53繞驅(qū)動軸16的軸線以等角度的間隔排列。從圖2(a)和2(b)中可看出，在各凹槽53的右端或順時針端設有凸輪表面54。在各凹槽53中容納有平行于驅(qū)動軸16延伸的滾子55。各滾子55可從如圖2(a)所示的滾子55與凸輪表面54接合的位置移動到如圖2(b)所示的滾子55與凸輪表面54分離的位置。
在各凹槽53中與凸輪表面54相對的端部設有彈簧座56。在各彈簧座56和相應的滾子55之間設有彈簧57。各彈簧57可向相應的凸輪表面54方向推動相應的滾子55。
如圖2(a)所示，當皮帶輪17由來自發(fā)動機E的動力驅(qū)動而沿箭頭所示方向旋轉(zhuǎn)時，各滾子55被相應的彈簧57推向相應的凸輪表面54。然后，滾子55傳遞凸輪表面54和內(nèi)離合器構(gòu)件52的外圓周之間的動力，使輪轂42沿與皮帶輪17相同的方向旋轉(zhuǎn)。即，當發(fā)動機E運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機E的動力通過轂42傳遞給驅(qū)動軸16。因此，當發(fā)動機E運轉(zhuǎn)時，驅(qū)動軸16總是在旋轉(zhuǎn)。
如果發(fā)動機E不運轉(zhuǎn)且皮帶輪17不轉(zhuǎn)動時輪轂42沿圖2(b)箭頭所示的方向旋轉(zhuǎn)，皮帶輪17相對于轂42沿相反的方向旋轉(zhuǎn)。因此，各滾子55與相應的凸輪表面54分離。因此，輪轂42相對于皮帶輪17空轉(zhuǎn)。
電動發(fā)動機MG由感應式電機形成，其用作無永久磁鐵的電旋轉(zhuǎn)裝置。如圖1所示，電動發(fā)動機MG的一部分在軸向上位于皮帶輪17的皮帶固定座49和壓縮殼體的前壁12A之間。
電動發(fā)動機MG包括輪轂42的外部圓柱45、定子61和轉(zhuǎn)子62。定子61固定在前殼體12的前壁12A的前表面上。定子61位于驅(qū)動軸16徑向方向上的最外部位置，并不從前殼體12的外圓周(最大直徑部分)上向外突出。定子61包括靜止的鐵心和纏繞在鐵心上的線圈。
電動發(fā)動機MG的轉(zhuǎn)子62固定在輪轂42的凸緣46的周邊部分上，從而面對著定子61。如同定子61一樣，轉(zhuǎn)子62位于驅(qū)動軸16徑向方向上的最外部位置，并不從由前殼體12的周邊(最大直徑位置)軸向延伸出的假想圓柱中向外徑向突出。轉(zhuǎn)子62包括旋轉(zhuǎn)鐵心和固定在旋轉(zhuǎn)鐵心上的旋轉(zhuǎn)導體。
定子61的線圈通過具有逆變器和轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動電路(未示出)與電池(未示出)相連。驅(qū)動電路基于控制器(未示出)發(fā)出的命令來控制線圈給電池的充電和從電池到線圈的供電。
驅(qū)動電路由控制器控制。當在發(fā)動機E運轉(zhuǎn)中電池需要充電時，驅(qū)動電路使電動發(fā)電機MG用作感應發(fā)電機，從而發(fā)電。即，當輪轂42(轉(zhuǎn)子62)由發(fā)動機E驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，在線圈中會產(chǎn)生電流。所產(chǎn)生的電流通過驅(qū)動電路送給電池，以對電池進行充電。
當在發(fā)動機E運轉(zhuǎn)中不需要對電池進行充電時，驅(qū)動電路使電動發(fā)電機MG不產(chǎn)生電流。具體地說，驅(qū)動電路由控制器控制，使得沒有勵磁電流供給用作感應式電動機的電動發(fā)電機MG。
在此狀態(tài)下，定子61和轉(zhuǎn)子62之間不存在磁力。因此，即使轉(zhuǎn)子62由發(fā)動機E的力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，也不會發(fā)生能量損失，如由于定子61和轉(zhuǎn)子62的勵磁損失而產(chǎn)生的熱量。另外，即使轉(zhuǎn)子62由發(fā)動機E的力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，也不會發(fā)生由磁力所引起的驅(qū)動軸16的扭矩波動。
當控制器基于外部信息判斷需要進行空氣節(jié)調(diào)(冷卻)時，驅(qū)動電路使電動發(fā)電機MG用作感應式電機。即，驅(qū)動電路給線圈供電，在轉(zhuǎn)子62上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。旋轉(zhuǎn)力通過輪轂42傳給驅(qū)動軸16。即使發(fā)動機E不運轉(zhuǎn)，也能對乘客車廂進行空氣調(diào)節(jié)。
當電動發(fā)電機MG用作電動機并使輪轂42旋轉(zhuǎn)時，單向離合器50可防止動力在輪轂42和皮帶輪17之間傳送。因此，電動發(fā)電機MG的動力不會傳給發(fā)動機E。
壓縮機C、軸承43、輪轂42、軸承48、單向離合器50、皮帶輪17、電動發(fā)電機MG、驅(qū)動電路、電池和控制器形成了旋轉(zhuǎn)單元。
本實施例具有以下優(yōu)點。
(1)電動發(fā)電機MG與驅(qū)動軸16同軸，并位于前殼體12的前壁12A的前側(cè)。另外，電動發(fā)電機MG的一部分徑向地位于皮帶固定座49之外。與電動發(fā)電機MG位于壓縮機殼體周圍和前壁12A的后側(cè)的情況相比，第一實施例減小了旋轉(zhuǎn)單元的軸向尺寸。電動發(fā)電機MG或皮帶固定座49的尺寸不限制它們中的另一個的尺寸。這可允許增大電動發(fā)電機MG的尺寸，并減小皮帶固定座49的尺寸。因此，可以容易地增大電動發(fā)電機MG的動力，同時減小皮帶固定座49的尺寸。
(2)電動發(fā)電機MG的一部分軸向上位于皮帶固定座49和壓縮機殼體之間。與整個電動發(fā)電機MG位于皮帶固定座49的相對側(cè)的情況相比，第一實施例允許減小旋轉(zhuǎn)單元的軸向尺寸。
(3)電動發(fā)電機MG的一部分位于前殼體12的前壁12A和皮帶固定座49之間，使得電動發(fā)電機MG不從壓縮機殼體向外徑向突出。因此，與電動發(fā)電機MG的一部分或整個電動發(fā)電機MG位于壓縮機殼體的外圓周上的情況相比，第一實施例允許減小旋轉(zhuǎn)單元的徑向尺寸。
另外，在第一實施例中，定子61和轉(zhuǎn)子62位于最外部的位置，并不從前殼體12的外圓周上徑向向外突出。因此可以增大電動發(fā)電機MG的動力，同時減小旋轉(zhuǎn)單元的徑向尺寸。
(4)單向離合器50位于動力傳送路徑上的驅(qū)動軸16和皮帶輪17之間。與電磁離合器位于驅(qū)動軸16和皮帶輪17之間的情況相比，此機構(gòu)中用于脫開驅(qū)動軸16和皮帶輪17之間的動力傳遞的零件重量較輕。這就減小了皮帶輪17的尺寸，并減小了旋轉(zhuǎn)單元的尺寸和重量。另外，由于不需要執(zhí)行控制程序來脫開電磁離合器，旋轉(zhuǎn)單元的結(jié)構(gòu)較簡單。
(5)橡膠環(huán)47位于內(nèi)圓柱44和外圓柱45之間。橡膠環(huán)47可減小內(nèi)圓柱44和外圓柱45之間的扭矩波動。橡膠環(huán)47還能防止由于外圓柱45的軸線相對于驅(qū)動軸16的軸線的位移而引起的軸承12B，43的壽命縮短。
(6)電動發(fā)電機MG是不帶永久磁鐵的感應式電機。與使用具有永久磁鐵的電動發(fā)電機相比，第一實施例降低了成本。
此結(jié)構(gòu)可消除定子61和轉(zhuǎn)子62之間的磁力。因此，當轉(zhuǎn)子62由發(fā)動機E的動力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，可防止能量損失，例如由定子和轉(zhuǎn)子62之間的勵磁損失而產(chǎn)生的熱量。
由于可以消除定子61和轉(zhuǎn)子62之間的磁力，因此可以防止當轉(zhuǎn)子62由外力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時由磁力所引起的驅(qū)動軸16的扭矩波動。因此，驅(qū)動軸16的旋轉(zhuǎn)振動得到抑制。
此結(jié)構(gòu)可防止電動發(fā)電機MG產(chǎn)生電流，即使轉(zhuǎn)子62在發(fā)動機E的力作用下旋轉(zhuǎn)時也是如此。因此，此結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點。例如，假設電容器與電池并聯(lián)，用于使由電動發(fā)電機MG產(chǎn)生然后被整流的的電流平滑。在這種情況下，例如當電池不需要被充電時，電池與電容器脫開。此時，即使轉(zhuǎn)子62在發(fā)動機E的力的作用下旋轉(zhuǎn)，也可防止電容器被電容器端子之間的過大電壓所損壞。用于防止電容器端子之間的電壓過大的結(jié)構(gòu)較簡單，簡化了旋轉(zhuǎn)單元的結(jié)構(gòu)。
圖3顯示了本發(fā)明的第二實施例。除了電動發(fā)電機MG的位置與結(jié)構(gòu)和輪轂81的結(jié)構(gòu)外，第二實施例具有與第一實施例相同的結(jié)構(gòu)。因此，采用相似的或相同的標號來表示與第一實施例對應部件相似或相同的部件。
如圖3所示，在前殼體12的前壁12A上設有圓柱形支撐壁41。與第一個實施例相比，第二實施例的支撐壁41向前延伸地更多。
在動力傳送路徑上的皮帶輪17和驅(qū)動軸16之間設有輪轂81。輪轂81包括第一輪轂件82和第二輪轂件83。
第一輪轂件82包括小圓柱84、大圓柱85和凸緣86。小圓柱84與軸承43的外圈相配合，并位于皮帶輪17內(nèi)。大圓柱85的內(nèi)徑比皮帶輪17的最大外徑大。凸緣86將小圓柱84與大圓柱85相連。
皮帶輪17由小圓柱84以軸承48和單向離合器50可旋轉(zhuǎn)地支撐，并可相對于輪轂81旋轉(zhuǎn)。第二輪轂件83包括內(nèi)輪轂件83A、碟形的外輪轂件83B和可減小扭矩波動的構(gòu)件即橡膠環(huán)83C。橡膠環(huán)83C位于凸出部83A和外輪轂件83B之間。凸出部在內(nèi)輪轂件83A的中心形成。通過將凸出部螺紋擰入驅(qū)動軸16的前端部，可使第二輪轂件83C固定到驅(qū)動軸16上。橡膠環(huán)83C位于內(nèi)輪轂件83A和外輪轂件83B之間，并將件83A，83B相互連接。外輪轂件83B的圓周直徑等于第一輪轂件82的大圓柱85的內(nèi)徑。第二輪轂件83可分離地與第一輪轂件82相連，以覆蓋大圓柱85的前端開口。
在第二輪轂件83固定在第一輪轂件82上的情況下，輪轂件83，82整體地旋轉(zhuǎn)。橡膠環(huán)83C可減少在內(nèi)輪轂件82A和外輪轂件83B之間傳遞的扭矩的波動。另外，在外輪轂件83B與第一輪轂件82相連的情況下，橡膠環(huán)83C可防止由外輪轂件83B的軸線相對于驅(qū)動軸16的軸線的位移而引起的軸承12B，43的壽命縮短。
電旋轉(zhuǎn)裝置在本實施例中為電動發(fā)電機MG2，其主要部分位于皮帶輪17的與壓縮機殼體相對的一側(cè)。電動發(fā)電機MG2包括第一輪轂件82、定子支撐件87、定子88和轉(zhuǎn)子91。因此，電動發(fā)電機MG2的一部分位于皮帶輪17的外尺寸之外。
在支撐壁41的末端固定了定子支撐件87(圖3中只顯示了其中的兩個)。定子支撐件87沿驅(qū)動軸16的徑向方向向外延伸。定子88固定在定子支撐件87的末端。定子88包括靜止的鐵心89和纏繞在鐵心89上的線圈90。
轉(zhuǎn)子91安裝在第一輪轂件82的大圓柱85的內(nèi)圓周上。轉(zhuǎn)子91包括旋轉(zhuǎn)鐵心和固定到鐵心上的旋轉(zhuǎn)導體。
和第一實施例一樣，線圈90通過具有逆變器和轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動電路(未示出)與電池(未示出)相連。驅(qū)動電路基于控制器(未示出)發(fā)出的命令而控制由線圈90給電池充電和從電池給線圈90供電。
壓縮機C、軸承43、輪轂81、軸承48、單向離合器50、皮帶輪17、電動發(fā)電機MG2、驅(qū)動電路、電池和控制器構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)單元。
第二實施例的旋轉(zhuǎn)單元具有第一實施例中旋轉(zhuǎn)單元的優(yōu)點(1)、(4)、(6)。此外，第二實施例的旋轉(zhuǎn)單元還具有以下優(yōu)點。
(7)電動發(fā)電機MG2(小圓柱84除外)位于皮帶固定座49的與壓縮機殼體相對的一側(cè)。因此，壓縮機C不會妨礙電動發(fā)電機MG2的維修。即，第二實施例的結(jié)構(gòu)提高了維修效率。例如，可在從第一輪轂件82上拆下第二輪轂件83后從前側(cè)進行維修。
(8)橡膠環(huán)83C位于內(nèi)輪轂件83A和外輪轂件83B之間。橡膠環(huán)83C減少了內(nèi)輪轂件83A和外輪轂件83B之間的扭矩波動。當外輪轂件83B與第一輪轂件82相連時，橡膠環(huán)83C能防止由于外輪轂件83B的軸線相對于驅(qū)動軸16的軸線的位移而引起的軸承12B，43的壽命縮短。
圖4表示了本發(fā)明的第三實施例。除了電動發(fā)電機MG2的位置和皮帶輪17的結(jié)構(gòu)外，第三實施例具有與第二實施例相同的結(jié)構(gòu)。因此，采用相似或相同的標號來表示與第二個實施例中對應部件相似或相同的部件。
如圖4所示，第三實施例的皮帶輪17的直徑比第二實施例的皮帶輪17的直徑大。在皮帶輪7的前側(cè)設有環(huán)形凹槽71。凹槽71在皮帶固定座49的徑向向內(nèi)地形成。
電動發(fā)動機MG2的后部徑向地位于皮帶固定座49的內(nèi)部。換句話說，包括有定子88和轉(zhuǎn)子91的電動發(fā)動機MG2的那部分與皮帶固定座49在軸向上重疊。電動發(fā)動機MG2的最大外徑(轉(zhuǎn)子91外周直徑)小于皮帶輪17的最大外徑。凸緣86的徑向外部從徑向內(nèi)部向后突出，以便電動發(fā)電機MG2的一部分能徑向地位于突出部分之內(nèi)。
除了具有優(yōu)點(4)、(6)、(7)和(8)外，第三實施例還具有以下優(yōu)點。
(9)電動發(fā)電機MG2與驅(qū)動軸16同軸，并位于前殼體12的前壁12A的前面。電動發(fā)電機MG2的一部分在軸向上與皮帶固定座49重疊。與電動發(fā)電機MG2位于前壁12A之后和壓縮殼體周圍的情況相比，第三實施例減小了旋轉(zhuǎn)單元在驅(qū)動軸16的徑向方向上的尺寸。另外，與電動發(fā)電機MG2在軸向上位于皮帶固定座49的外尺寸之外的情況相比，第三實施例減小了旋轉(zhuǎn)單元的軸向尺寸。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說應該清楚，在不脫離本發(fā)明的精神實質(zhì)或范圍的前提下，本發(fā)明可以許多其它的具體形式來實現(xiàn)。特別地，應該理解，本發(fā)明可以下面形式來實現(xiàn)。
在第一實施例中，定子61和轉(zhuǎn)子62位于最外部，不從前殼體12的圓周上徑向向外突出。然而，定子61和轉(zhuǎn)子62可位于第一實施例中其位置的徑向向內(nèi)的位置。
在第一實施例中，橡膠環(huán)47固定在內(nèi)圓柱44和外圓柱45上。然而，當過大的負載扭矩施加于圓柱44，45上時，可以用可中止內(nèi)圓柱44和外圓柱45之間的動力傳遞的可分開的構(gòu)件來代替橡膠環(huán)47。
在第一實施例中，可以省去橡膠環(huán)47，內(nèi)圓柱44可直接與外圓柱45相連接。
在第二實施例中，輪轂81的大圓柱85的內(nèi)徑可以比皮帶輪17的最大直徑更小。
在第二實施例中，橡膠環(huán)83C固定在內(nèi)輪轂件83A和外輪轂件83B上。然而，當過大的負載扭矩施加于輪轂件83A和83B上時，可以用可中止內(nèi)輪轂件83A和外輪轂件83B之間的動力傳遞的可分開的構(gòu)件來代替橡膠環(huán)47。
在第二實施例中，可以省去橡膠環(huán)83C，內(nèi)輪轂件83A可直接與外輪轂件83B相連接。
在第三實施例中，電動發(fā)動機MG2前部的外徑可以部分地比皮帶輪17的最大直徑更大。
在所示實施例中，橡膠環(huán)47，83C被用作減小扭矩波動的構(gòu)件?？捎萌魏谓Y(jié)構(gòu)來代替橡膠環(huán)47，83C，只要此結(jié)構(gòu)能減小扭矩波動。
在所示實施例中，采用了具有外離合器構(gòu)件51、內(nèi)離合器構(gòu)件52和滾子55的單向離合器50。然而，可用任何結(jié)構(gòu)來代替單向離合器50，只要此結(jié)構(gòu)能允許動力從皮帶輪17傳遞到驅(qū)動軸16上，且防止動力從電動發(fā)動機MG傳遞到皮帶輪17上。
在所示實施例中，本發(fā)明應用于電動發(fā)動機MG，其包括了不帶永久磁鐵的感應式電機。然而，本發(fā)明也可應用于帶有永久磁鐵的電動發(fā)動機。與不帶永久磁鐵的電動發(fā)電機相比，帶有永久磁鐵的電動發(fā)動機可產(chǎn)生更大的動力。
在所示實施例中，電旋轉(zhuǎn)裝置為不帶永久磁鐵的感應式電機。然而，電旋轉(zhuǎn)裝置也可以是不帶永久磁鐵的磁阻電動機。雖然無法產(chǎn)生電流，但與不帶永久磁鐵的感應式電機相比，不帶永久磁鐵的磁阻電動機能產(chǎn)生相對較大的起動扭矩。即，磁阻電動機在產(chǎn)生較大扭矩方面具有優(yōu)勢。例如，磁阻電動機可以是切換式磁阻電動機(SRmotor)或變磁阻電動機(VR motor)。
在所示實施例中，采用不帶永久磁鐵的感應式電機作為電旋轉(zhuǎn)裝置。然而，本發(fā)明也適用于不帶永久磁鐵的步進式電動機。由于步進式電動機與感應式電機相比能產(chǎn)生更大的起動扭矩，因此步進式電動機在產(chǎn)生較大扭矩方面具有優(yōu)勢。
在所示實施例中，所采用的機械旋轉(zhuǎn)裝置為具有單頭活塞的壓縮機C，其在各活塞的一側(cè)壓縮致冷劑。然而，機械旋轉(zhuǎn)裝置也可以是雙頭活塞型壓縮機。雙頭活塞型壓縮機有成對的氣缸孔或前氣缸孔和后氣缸孔。各活塞對應于一對前氣缸孔和后氣缸孔中的一個，并在相應的氣缸孔中壓縮氣體。
在所示實施例中，本發(fā)明應用于壓縮機C，其中凸輪盤(旋轉(zhuǎn)斜盤20)與驅(qū)動軸16整體地旋轉(zhuǎn)。然而，本發(fā)明也可應用于擺動式壓縮機代替，其中凸輪盤相對于驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)。
在所示實施例中，本發(fā)明可應用于固定排量壓縮機，其中活塞的沖程保持不變。
在所示實施例中，本發(fā)明應用于活塞型壓縮機C，其中活塞25作往復運動。然而，本發(fā)明也可應用于旋轉(zhuǎn)式壓縮機，如螺旋壓縮機。
在所示實施例中，本發(fā)明應用于壓縮機C。然而，本發(fā)明也可應用于任何形式的旋轉(zhuǎn)裝置，只要此旋轉(zhuǎn)裝置通過使用經(jīng)轉(zhuǎn)子傳遞的驅(qū)動力或使用電旋轉(zhuǎn)裝置的驅(qū)動力來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸。
因此，這些示例和實施例應認為是說明性的和非限制性的，此發(fā)明并不局限于這里所給出的細節(jié)，而是可以在所附的權(quán)利要求的范圍和等效物內(nèi)進行修改。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)單元，包括帶有殼體(11，12，13，14)的機械旋轉(zhuǎn)裝置(C)；旋轉(zhuǎn)軸(16)，其中所述旋轉(zhuǎn)軸的端部從所述殼體的前壁(12A)上突出；與所述旋轉(zhuǎn)軸(16)同軸的電旋轉(zhuǎn)裝置(MG，MG2)，其中所述電旋轉(zhuǎn)裝置與所述旋轉(zhuǎn)軸的端部相連，并用作電動機和發(fā)電機中的至少其中之一；和與所述旋轉(zhuǎn)軸(16)相連的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(17)，其中所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(17)具有可傳遞所述旋轉(zhuǎn)單元和外部設備之間的動力的動力傳遞機構(gòu)；和所述旋轉(zhuǎn)單元的特征在于，所述旋轉(zhuǎn)單元具有單向離合器，其位于動力傳遞路徑上的所述旋轉(zhuǎn)軸(16)和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(17)之間，其中所述單向離合器位于所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的內(nèi)部，其中所述電旋轉(zhuǎn)裝置(MG，MG2)位于所述殼體的前壁上或前壁之前，其中所述電旋轉(zhuǎn)裝置(MG，MG2)的至少一部分位于所述動力傳遞機構(gòu)(49)的外尺寸之外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)單元，其特征在于，所述電旋轉(zhuǎn)裝置(MG2)位于所述動力傳遞機構(gòu)(49)的與所述機械旋轉(zhuǎn)裝置的殼體(12)相對的一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)單元，其特征在于，所述電旋轉(zhuǎn)裝置(MG2)包括定子(88)、轉(zhuǎn)子(91)和輪轂(81)，所述輪轂可旋轉(zhuǎn)地支撐所述轉(zhuǎn)子(91)，其中所述定子和所述轉(zhuǎn)子的一部分與所述動力傳遞機構(gòu)(49)重疊，其中所述電旋轉(zhuǎn)裝置(MG2)的最大直徑比所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(17)的最大直徑小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)單元，其特征在于，所述電旋轉(zhuǎn)裝置(MG)位于所述殼體(12)的前壁(12A)和所述動力傳遞機構(gòu)(49)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)單元，其特征在于，所述電動旋轉(zhuǎn)構(gòu)件裝置(MG，MG2)位于所述殼體的最大直徑之內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的旋轉(zhuǎn)單元，其特征在于，在動力傳遞路徑上的所述旋轉(zhuǎn)軸(16)和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(17)之間設有用于減小扭矩波動的減振構(gòu)件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的旋轉(zhuǎn)單元，其特征在于，所述機械旋轉(zhuǎn)裝置為壓縮機(C)，其為空調(diào)機的致冷循環(huán)中的一部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的旋轉(zhuǎn)單元，其特征在于，所述電旋轉(zhuǎn)裝置(MG，MG2)不具有永久磁鐵。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)單元，其特征在于，所述電旋轉(zhuǎn)裝置為感應式電機。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的旋轉(zhuǎn)單元，其特征在于，所述電旋轉(zhuǎn)裝置為磁阻電動機或步進式電動機。
全文摘要
一種機械旋轉(zhuǎn)裝置,包括殼體(11,12,13,14)。旋轉(zhuǎn)軸的端部從殼體的前壁(12A)上突出。電旋轉(zhuǎn)裝置(MG,MG2)與旋轉(zhuǎn)軸(16)同軸,并與旋轉(zhuǎn)軸的端部相連。電旋轉(zhuǎn)裝置用作電動機和發(fā)電機的至少其中之一。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件與旋轉(zhuǎn)軸(16)相連,并具有可傳遞旋轉(zhuǎn)單元和外部設備之間的動力的動力傳遞機構(gòu)(49)。在動力傳輸路徑上的旋轉(zhuǎn)軸(16)和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(17)之間設有單向離合器(50)。單向離合器位于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的內(nèi)部。電旋轉(zhuǎn)裝置(MG,MG2)位于殼體上或殼體的前面。電旋轉(zhuǎn)裝置(MG,MG2)的至少一部分位于動力傳輸機構(gòu)(49)的外尺寸之外。
文檔編號H02K7/108GK1384285SQ02118578
公開日2002年12月11日 申請日期2002年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月27日
發(fā)明者大立泰治, 安谷屋拓, 林裕人, 太田雅樹, 鈴木隆容, 川口真廣, 金井明信, 川田剛史, 園部正法 申請人:株式會社豐田自動織機