专利名称：发动机和电动机驱动的能起动发动机的辅助机的制作方法
技术领域：
本发明涉及安装在车辆上、由发动机驱动的辅助机。
背景技术：
在按照传统实例所述的混合压缩机的情况下，压缩机可以由发动机和电动机驱动。所述压缩机在运行过程中主要由发动机驱动。在空转停止(idling stop)时，所述压缩机由电动机驱动。在这种情况下，当空转停止后发动机被起动时，需要使用传统起动器或空转停止后专用来起动发动机的起动器，也就是，发动机的重起动必须由传统起动器或空转停止后专用来起动发动机的起动器。以此方式使用传统起动器的不足在于电刷的寿命变得非常短，此外起动发动机时产生了噪音。带式起动器是空转停止后专用来起动发动机的起动器，使用带式起动器的不足在于安装需要更大的空间，此外混合压缩机的制造成本被提高了。
此外，按照另一个被披露的传统实施例，例如在专利文件2中，动力以与上述传统实施例相同的方式被行星齿轮分用，并且所述配置是相同的。在这种结构中，所述部件按照下文描述的相应关系被相互连接在一起。中心齿轮连接至电动机，环形齿轮连接至压缩机，行星齿轮架连接至发动机轴。然而，可能会遇到下述问题。虽然发动机由电动机驱动，但是行星齿轮架被直接连至发动机上或变流器(converter)上。因此，在车辆运行时，不可能由电动机单独驱动所述压缩机。
JP-A(日本未审查专利公开)-2000-130323[专利文件2]JP-A-2003-220843从解决环境问题和节约能源的角度，驱动发动机的系统最近被应用，在所述系统中，当车辆被临时停止时，发动机被停止了。这种系统是指空转停止系统或空转停止控制器。在使用这种空转停止控制器的车辆中，所述压缩机被设在发动机驱动的制冷循环装置中，在发动机停止时，所述压缩机也被停止，也就是，当发动机停止时，制冷循环装置没有运行。
作为解决上述问题的对策，混合压缩机是公知的，其中用来传递发动机转动的带轮通过电磁离合器连接压缩机，并且所述压缩机的位于相对带轮另一侧的旋转轴被连接至电动机。例如，在专利文件1中披露了这种布置方式。由于上述布置方式，当发动机停止时，电磁离合器被切断了，所以压缩机可由电动机驱动。因此，不论发动机运转和中止，制冷循环装置可实现冷却功能。
这里提供上述混合压缩机的一个例子，其中所述压缩机可由发动机或电动机驱动，并且当车辆在行驶时，压缩机主要由发动机驱动，而空转停止时，压缩机由电动机驱动。参见图6至8，上述混合压缩机将在下文被解释。图6是传统例子中混合压缩机101的截面视图，图7是显示设置在电动机120和外壳140之间的第二单向离合器附近的放大截面视图。混合压缩机101包括外壳140和输入轴111。输入轴111的一个端部被连接至混合压缩机101，输入轴111的另一端通过带轮110和皮带连接至电动机。外壳140容纳混合压缩机101的组成零件。外壳140容纳用来压缩和排出制冷剂的压缩部分130；能够旋转驱动压缩部分130的电动机120；行星齿轮150，它的一侧连接至输入轴111，另一侧连接至压缩部分(运行部分)130；用来连接外壳140和输入轴111以及用来使外壳140与输入轴111分离开的第一单向离合器180；用来连接外壳140和电动机120以及用来使外壳140与电动机120分离开的第二单向离合器190；以及用来连接发动机侧面和混合压缩机101以及使发动机侧面与混合压缩机101分离开的电磁离合器170。
在正常运行时，混合压缩机101的压缩部分130由发动机驱动。在这种情况下，电磁离合器170被启动，也就是，电磁离合器170被连接上，第一单向离合器180允许输入轴111旋转。此时，由于第二单向离合器190控制旋转，因此电动机120被固定至外壳140。在此状态下，压缩部分130通过行星齿轮150由发动机驱动。这种情况下的皮带驱动模式显示在图8中。
在混合压缩机101的另一种状态下，混合压缩机101能以如下方式运行，即压缩部分130由电动机120旋转驱动。在这种情形中，混合压缩机101在发动机没有运行的情况下工作，例如空转停止情况下。在这种情况下，电动机120在第二单向离合器190允许电动机120旋转的方向上转动，并且电动机120的转动通过行星齿轮150传递至压缩部分130，这样混合压缩机101可被运行起来。
发明内容
考虑上述情况，本发明被完成了。本发明的一个目的是提供能够在空转停止后起动发动机、并还能由电动机驱动而不论发动机是否开/关的辅助机。
本发明的另一个目的是提供能够由发动机和电动机驱动、以及能由电动机起动发动机的混合压缩机。
本发明的另一目的是提供能够由发动机和电动机驱动、以及能在空转停止后由电动机重新起动发动机的混合压缩机。
根据本发明的第一个方面，为了实现上述目标，被安装在车辆上的发动机驱动的辅助机包括外壳；通过旋转运动被操作并且具有驱动轴的运行部分；输入轴，它的一侧连接至发动机，它的另一侧连接至运行部分；离合器，所述离合器用来将发动机连接至输入轴，以及从输入轴上分离发动机；电动机；行星齿轮机构；用来限制输入轴的在一个方向上的旋转的第一旋转方向调节装置；以及用来限制驱动轴旋转方向的第二旋转方向调节装置。
当辅助机的组成如上时，为了在空转停止后起动车辆中的发动机，所述发动机能够由皮带驱动。因此，可以减少起动所述发动机时的噪音。此外，运行时，所述压缩机可由电动机驱动。
在本发明中，当必要时，压缩机容量可通过改变电动机速度而变化。
根据第一个方面，在本发明的第二个方面中，第一旋转方向调节装置和第二旋转方向调节装置是单向离合器。
根据这个方面，第一旋转方向调节装置和第二旋转方向调节装置被解释说明了，并且本发明的更详细的结构可被披露。
根据第一个或第二个方面，在本发明的第三个方面中，行星齿轮机构设在输入轴和运行部分之间，行星齿轮机构中的中心齿轮连接至电动机，行星齿轮机构中的环形齿轮连接至运行部分，行星齿轮机构的行星齿轮连接至输入轴。
根据这个方面，行星齿轮机构的结构被解释说明了，并且本发明的更详细的结构被披露了。
根据本发明第一个至第三个方面中任一个方面，在本发明第四个方面中，所述辅助机是车用空调使用的压缩机。这个方面解释说明了辅助机。
根据本发明第一个至第四个方面中任一个方面，在本发明第五个方面中，所述电动机能通过输入轴驱动发动机，还能通过驱动轴驱动运行部分。
根据这个方面，电动机可以驱动发动机和运行部分两个部分的优点被说清楚了。
根据本发明第一个至第五个方面中任一个方面，在本发明第六个方面中，所述第一旋转方向调节装置设在所述输入轴和所述外壳之间，所述第二旋转方向调节装置设在所述驱动轴和所述外壳之间。
根据这个方面，所述第一旋转方向调节装置和第二旋转方向调节装置的设置位置被解释说明了。因此，这个方面披露了本发明的更具体的结构。
结合附图，根据对下面的本发明的优选实施例的描述，本发明可被更全面地理解。
在附图中图1是显示本发明实施例的发动机系统的框图；图2是显示本发明实施例的混合压缩机的截面视图；图3是显示行星齿轮机构的主视图；图4A是显示发动机起动模式下的旋转工作状态的视图；图4B是显示皮带驱动模式下的旋转工作状态的视图；图4C是显示电动机驱动模式下的旋转工作状态的视图；图5A是显示皮带驱动模式下的旋转工作状态的视图；图5B是显示电动机驱动模式下的旋转工作状态的视图；图6是显示传统混合压缩机的截面视图；
图7是传统混合压缩机的局部放大视图；以及图8是显示传统混合压缩机中旋转工作状态的视图。
具体实施例方式
参见附图，本发明的实施例将详细描述说明如下。图1是显示车辆发动机系统的框图，混合压缩机被安装在所述车辆上，它应用了本发明的辅助机。图2是示意地显示混合压缩机实施例的截面视图。图3是显示行星齿轮系统的平面图。在实施例中被解释说明的混合压缩机1是包含在车用空调中的压缩机。
参见图1，发动机60是汽车的动力源，用来驱动轮子。发动机60包括用来起动发动机的起动电动机62。在此情况下，发动机60可以是内燃机，例如火花点火式汽油发动机或压缩点火式柴油发动机。发动机60包括点火装置或燃料喷射装置，发动机的起动和停止可以控制。这些装置由发动机控制单元64控制。当预定的条件被检测到时，发动机控制单元64执行空转停止控制操作。例如，发动机控制单元64通过中断点火或燃料喷射来停止发动机60。发动机60通过公知的皮带驱动机构来驱动作为发电机的交流发电机66。交流发电机66向电池68充电。交流发电机66产生的电功率强度是由发动机控制单元64调整的。起动器62是由电池68供电的，并产生相对高的扭矩。因此，在发动机60的温度低时，起动器62主要被用来起动发动机60。电池68通过反用换流器(inverter)70向混合压缩机1的电动机供电。混合压缩机1通过皮带连接至发动机60。反用换流器70通过提供三相电力驱动混合压缩机1的电动机。电磁离合器50和混合压缩机1的电动机20由压缩机控制单元72控制。压缩机控制单元72通过反用换流器70控制电动机20。压缩机控制单元72通过通信装置连接至发动机控制单元64，并发送和接收信号。在这个实施例中，发动机控制单元64在起动电动机62驱动的发动机60的起动与混合压缩机1驱动的发动机60的起动之间选择。例如，当发动机60的温度低时，起动器62被选择。当发动机60已经预热时，例如，当发动机60在空转停止结束之后被重新起动时，混合压缩机1被选择。发动机控制单元64可以选择起动器62和混合压缩机1两者均运行的模式。为了平稳地根据发动机60的状态起动发动机60，起动器62和混合压缩机1之一被选择。混合压缩机1是车用空调制冷循环的一个部件。混合压缩机1吸收制冷剂，并在压缩后排除制冷剂。许多制冷循环装置设有室外热交换器和室内热交换器，并且冷却或加热是通过室内热交换器实现的。
这个实施例的混合压缩机1包括外壳6和输入轴8。输入轴8的一个端部连接至压缩机1，输入轴8的另一个端部通过带轮51连接至发动机。外壳6在这里容纳混合压缩机1的组成部件。外壳6容纳用来压缩和排出制冷剂的压缩部分2(这是权利要求中的运行部分)；能够旋转驱动压缩部分2和发动机的电动机20；行星齿轮机构10，它的一侧连接至输入轴8，它的另一侧连接至压缩部分2；第一单向离合器40，用来连接外壳6和输入轴8以及用来使外壳6与输入轴8分离开；第二单向离合器30，用来连接外壳6和驱动轴4以及用来使外壳6与驱动轴4分离开；以及电磁离合器50，用来连接发动机侧和混合压缩机1以及用来使发动机侧与混合压缩机1分离开。
如图2和图3所示，行星齿轮机构10包括中心齿轮11、行星齿轮13和环形齿轮15。可从图2的截面视图看出，中心齿轮11与电动机转子21集成为一体，并且行星齿轮13被连接至输入轴8。中心齿轮11和发动机转子21由轴承9相对于外壳6被可枢转地支撑。在另一方面，环形齿轮15连接至压缩部分2的驱动轴4。第一单向离合器40设置在输入轴8和外壳6之间，并限制输入轴8在一个方向上的旋转，并且允许输入轴8在另一个方向上旋转。此外，在这个实施例中，第二单向离合器30设置在压缩部分2的驱动轴2和外壳6之间，并阻止驱动轴4在一个方向上的旋转，允许驱动轴4在另一个方向上旋转。
由于上述组成，首先，例如在第一种情况下，当起动发动机过程中，发动机由电动机20通过输入轴8驱动时，第一单向离合器40在电磁离合器50被连接以便输入轴40的旋转被允许的情况下工作。因此，通过电动机转子21与沿其自身方向11A旋转的中心齿轮11，电动机20的在正常方向上的旋转被传递至行星齿轮13，行星齿轮13沿方向13A旋转。此时，由于环形齿轮15通过第二单向离合器(环形齿轮15在方向15A的旋转阻止了第二单向离合器30的旋转)固定在外壳6上，所以环形齿轮15不旋转，而当行星齿轮13在环形齿轮15中旋转时，行星齿轮13沿方向8A旋转。于是，压缩部分2不旋转。因此，压缩部分2不运行。另一方面，行星齿轮13沿方向8A的旋转，驱动输入轴8沿方向8A旋转，这样发动机被驱动。虽然电动机20以此方式驱动发动机，但是压缩部分2不旋转，也就是压缩部分2不运行。
在第二种情况下，当压缩部分2由电动机20驱动旋转时，由于电动机20在与上述情况相反的方向上旋转，所以电动机20的旋转通过中心齿轮11被传递至沿方向11B旋转的输入轴8，并且沿方向13B旋转的行星齿轮13在所述方向上被引导，使得第一单向离合器40的输入轴8的旋转可被防止。因此，输入轴8不旋转。另一方面，电动机20的旋转通过中心齿轮11和行星齿轮13传送至环形齿轮15，进而传送至驱动轴4。在该方向上的旋转(环形齿轮15沿方向15B的旋转)没有被第二单向离合器30阻止，而是被允许了。因此，驱动轴4可旋转以旋转驱动压缩部分2。在这种方式中，电动机20旋转驱动压缩部分2，使得压缩部分2被运行。由于辅助机包括行星齿轮机构10、如上所述的第一单向离合器40和第二单向离合器30，所以电动机20能够旋转驱动发动机。同时，电动机20能够旋转驱动具有压缩部分2的压缩机。此时，电磁离合器50被切断，发动机和输入轴8可以相互分离。
在第三种情况下，如车辆正常运行时，当电动机20受发动机的旋转驱动旋转时，电动机20能用作发电机。在这种情况下，输入轴8的旋转方向与第一种情况相同是同一方向8A。在这种情况下，以与第一种情况相同的方式，第一单向离合器40没有阻止这个方向上的旋转。输入轴8的旋转使得行星齿轮13沿方向8A旋转，沿方向13A转动行星齿轮13，从而沿方向11A转动中心齿轮11，这样电动机20被旋转驱动了。根据前述，电动机20被用作发电机。另一方面，发动机的这种转动通过行星齿轮13的旋转被传递至环形齿轮15，环形齿轮15沿与方向15B相反的方向旋转。原因是第二单向离合器30没有阻止驱动轴4在此旋转方向上的转动。因此，压缩部分2被转动，这样压缩机可同时被运行了。
在第三种情况中发动机速度低的情况下，为了提高压缩部分2的旋转速度，可以利用电动机20提高压缩部分2的旋转速度。在这种情况下，电动机20反向旋转，也就是，中心齿轮11沿方向11B旋转，行星齿轮13沿方向13B旋转，使得环形齿轮15沿方向15B的旋转速度被提高。此时，行星齿轮13由发动机驱动沿方向8A旋转，使得环形齿轮15可沿方向15B旋转。因此，电动机20的驱动力加在发动机的驱动力上，使得压缩部分2的旋转速度被提高了。以此方式，即使当发动机速度低时，压缩机的旋转速度仍可保持不变。
参考图4A至4C以及图5A和5B，这个实施例中混合压缩机的工作模式将详述如下。图4是显示发动机起动模式的示意图。如前所述，在这种发动机起动模式中，在电磁离合器50被打开的情况下，通过在正常方向上驱动电动机20使得行星齿轮(传递件)13沿方向8A旋转，也就是，电磁离合器50被连接上，使得发动机通过带轮51被旋转驱动。在这种情况下，图4A显示了连接在环形齿轮15上的压缩部分2被第二单向离合器30的动作停止的状态。
图4B是显示带式驱动模式的视图。如前所述，在带式驱动模式中，当输入轴8在电磁离合器50被打开的条件下，即电磁离合器50被连接的条件下，沿正常方向，即方向8A被发动机通过带轮51旋转驱动时，通过转动电动机转子21，电动机20可以被用作发电机。作为替换，可以在第二单向离合器30没有阻止转动的方向上，通过转动环形齿轮15，开动压缩部分2。这种状态显示在图5B中。
图4C是显示电动机驱动模式的图。在这种电动机驱动模式中，如前所述，在电磁离合器50被关闭，也就是电磁离合器被分离的条件下，利用反方向驱动电动机20(中心齿轮11)，通过行星齿轮13的旋转，环形齿轮15被旋转驱动。此时，环形齿轮15在第二单向离合器30没有阻止转动的方向(方向15B)上被旋转驱动，结果压缩部分可以被开动。此时，行星齿轮13在反方向(方向11B)中的旋转被第一单向离合器40阻止。
接着，上述实施例的功能和效果将在下文描述。
使用本发明上述实施例的混合压缩机，可以提供如下效果。
车辆上不需要提供在空转停止完成后，专门用来重启发动机的起动电动机。作为替换，使用专门用来重启发动机的起动电动机的频率被减少了。
由于发动机通过皮带驱动，所以辅助机产生的噪音可被减少。
当压缩机由皮带驱动时，即使发动机速度改变，压缩机的速度仍可任意控制。
即使当车辆行驶时，压缩机仍可由电动机驱动。
压缩机容量可以通过控制电动机速度来相应变化。
当发动机速度升高至不低于预定速度的高水平时，可以通过控制单元来分离电磁离合器，以减小电动机的尺寸。例如，在冷却负载低的情况下，需要以低旋转速度驱动压缩机。此时，如果电动机可以以图5A所示的高速旋转，那么即使当电磁离合器被打开时，压缩机速度仍可被控制。然而，当车辆高速行驶时，发动机速度高的情况下，需要提高电动机速度。可是，电动机的速度被提高了，电动机的尺寸就增加了。因此，在发动机速度提高至不低于预定速度的高水平时，通过使用可以分离电磁离合器的控制单元，所述电动机在电磁离合器被关闭时，并且压缩机由图5B所示的电动机驱动时，发动机可以被减小尺寸。
除了混合压缩机之外，本发明还可应用在辅助机中，如通常使用的泵或液压泵中。
本发明可以用于除了空调外的目的。
可以理解上述实施例只是本发明的例子。本发明不限于上述实施方式。本发明仅由本发明的权利要求描述的主题界定。除了上述实施方式之外的变化可由本发明的熟练技术人员实现。
虽然为了解释说明目的，本发明参考选出的具体实施例描述，但是可以理解各种改进可由本发明的熟练技术人员施加在其上，而不脱离本发明的基本概念和范围。
权利要求
1.一种发动机驱动的辅助机，包括外壳；通过旋转运动被操作并且具有驱动轴的运行部分；输入轴，它的一侧连接至发动机，它的另一侧连接至运行部分；离合器，所述离合器用来将发动机连接至输入轴，以及从输入轴上分离发动机；电动机；行星齿轮机构；用来限制输入轴在一个方向上的旋转的第一旋转方向调节装置；以及用来限制驱动轴的旋转方向的第二旋转方向调节装置。
2.根据权利要求1所述的辅助机，其特征在于第一旋转方向调节装置和第二旋转方向调节装置分别由单向离合器组成。
3.根据权利要求1或2所述的辅助机，其特征在于所述行星齿轮机构设在输入轴和运行部分之间，行星齿轮机构中的中心齿轮连接至电动机，行星齿轮机构中的环形齿轮连接至运行部分，行星齿轮机构的行星齿轮连接至输入轴。
4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的辅助机，其特征在于所述辅助机是车用空调使用的压缩机。
5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的辅助机，其特征在于所述电动机能通过输入轴旋转驱动发动机，还能通过驱动轴驱动运行部分。
6.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的辅助机，其特征在于所述第一旋转方向调节装置设在所述输入轴和所述外壳之间，所述第二旋转方向调节装置设在所述驱动轴和所述外壳之间。
全文摘要
发动机驱动的辅助机，包括通过旋转运动被操作并且具有驱动轴的运行部分；输入轴，它的一侧连接至发动机，它的另一侧连接至运行部分；离合器，所述离合器用来将发动机连接至输入轴，以及从输入轴上分离发动机；电动机；设在输入轴和输出轴之间的行星齿轮机构；用来限制输入轴在一个方向上的旋转的第一旋转方向调节装置；以及用来限制驱动轴旋转方向的第二旋转方向调节装置。
文档编号F02N15/02GK1734091SQ200510086000
公开日2006年2月15日 申请日期2005年7月20日 优先权日2004年7月22日
发明者麻弘知, 岩波重树, 宇野庆一, 小川博史 申请人:株式会社电装, 株式会社日本自动车部品综合研究所