本发明涉及一种车辆用辅机驱动装置。
背景技术：
作为该种技术，公开了下述专利文献1所述的技术。在该文献中，公开了下述技术，在发动机驱动时，通过发动机驱动空调的压缩机，且通过电动机进行发电，在发动机起动时通过电动机起动发动机，在发动机停止时通过电动机驱动压缩机。发动机、电动机、压缩机通过在设置于各自的驱动轴的带轮卷绕传动带，从而进行驱动力的传递。
专利文献1：日本特开2002-201975号公报
技术实现要素：
配合传递的最大的驱动力而对传动带张力进行调整。在上述专利文献1的技术中，如果将电动机也作为发动机起动机使用，则需要根据发动机起动时的起动扭矩对传动带张力进行调整。如果将传动带张力增高，则存在下述问题，即，带轮与传动带之间的摩擦变高，在发动机起动时以外的状况中，能量效率恶化。
本发明是着眼于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种在作为发动机起动机及发电机而使用电动发电机的情况下能够提高能量效率的车辆用辅机驱动装置。
具有：第1空转辊，其在外周面与电动发电机辊及发动机辊的外周面接触的方向上被预紧；第2空转辊，其在外周面与发动机辊及旋转辊的外周面接触的方向上被预紧；以及第3空转辊，其在外周面与旋转辊及电动发电机辊的外周面接触的方向上被预紧，在发动机起动时，将电动发电机的驱动力经由电动发电机辊、第1空转辊、发动机辊传递至发动机而起动发动机，在发动机起动后，将发动机的驱动力经由第2空转辊、旋转辊、第3空转辊、电动发电机辊传递至电动发电机，通过电动发电机进行发电。
发明的效果
因此在本发明中能够提高能量效率。
附图说明
图1是实施例1的车辆用辅机驱动装置的概略系统图。
图2是表示实施例1的车辆用辅机驱动装置的概略图。
图3是实施例1的车辆用辅机驱动装置的示意图。
图4是实施例1的车辆用辅机驱动装置的示意图。
图5是表示实施例1的发动机起动时的车辆用辅机驱动装置的各部件的动作的图。
图6是表示实施例1的发动机起动后的车辆用辅机驱动装置的各部件的动作的图。
图7是表示对比例的车辆用辅机驱动装置的概略图。
图8是表示其他的实施例的车辆用辅机驱动装置的概略图。
标号的说明
1车辆用辅机驱动装置
2电动发电机
3发动机
4水泵
5电动发电机辊
6发动机辊
7水泵辊(旋转辊)
8第1空转辊
9第2空转辊
10第3空转辊
具体实施方式
〔实施例1〕
对实施例1的车辆用辅机驱动装置1进行说明。图1是车辆用辅机驱动装置1的概略系统图。图2是表示车辆用辅机驱动装置1的概略图。
车辆用辅机驱动装置1在发动机起动时将起动扭矩从电动发电机2传递至发动机3。通过该起动扭矩使发动机3起动。车辆用辅机驱动装置1在发动机起动时将驱动扭矩从电动发电机2传递至水泵4。通过该驱动扭矩驱动水泵4，从水泵4向发动机3供给冷却水。
车辆用辅机驱动装置1在发动机起动后将发电扭矩从发动机3传递至电动发电机2。电动发电机2通过该发电扭矩发电，向电池或电气设备供给电力。车辆用辅机驱动装置1在发动机起动后将驱动扭矩从发动机3传递至水泵4。通过该驱动扭矩驱动水泵4，从水泵4向发动机3供给冷却水。
车辆用辅机驱动装置1使用利用了楔形效应的摩擦传动而进行上述驱动力的传递。车辆用辅机驱动装置1具有：电动发电机辊5，其与电动发电机2的驱动轴一体地旋转；发动机辊6，其与电动机3的曲轴一体地旋转；以及水泵辊7，其与水泵4的驱动轴一体地旋转。
电动发电机辊5、发动机辊6和水泵辊7在发动机辊6的旋转方向(在图2中顺时针方向)上按顺序配置为发动机辊6、水泵辊7、电动发电机辊5。
在电动发电机辊5与发动机辊6之间设置有与两者的外周面接触的第1空转辊8。第1空转辊8经由轴承8a可自由转动地支撑于旋转中心部。第1空转辊8在与电动发电机辊5和发动机辊6的外周面接触的方向上通过预紧部件8b预紧。
在发动机辊6与水泵辊7之间设置有与两者的外周面接触的第2空转辊9。第2空转辊9经由轴承9a可自由转动地支撑于旋转中心部。第2空转辊9在与发动机辊6和水泵辊7的外周面接触的方向上通过预紧部件9b预紧。
在水泵辊7与电动发电机辊5之间设置有与两者的外周面接触的第3空转辊10。第3空转辊10经由轴承10a可自由转动地支撑于旋转中心部。第3空转辊10在与水泵辊7和电动发电机辊5的外周面接触的方向上通过预紧部件10b预紧。
由预紧部件8b、9b、10b产生的第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10的针对电动发电机辊5、发动机辊6、水泵辊7的预紧力，只要使第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10不会与电动发电机辊5、发动机辊6、水泵辊7分离即可。
将第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10设置为，第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10的旋转中心位于连结电动发动机辊5、发动机辊6、水泵辊7的旋转中心所得的三角形a之外。
电动发电机辊5、发动机辊6、水泵辊7的外周面是通过铁类金属形成的。第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10的外周面是通过树脂形成的。
作为形成第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10的外周面的树脂，使用硬度低于形成电动发电机辊5、发动机辊6、水泵辊7的外周面的铁类金属的硬度的树脂。
作为形成第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10的外周面的树脂，使用强度低于形成电动发电机辊5、发动机辊6、水泵辊7的外周面的铁类金属的强度的树脂。
形成第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10的外周面的树脂，使用使电动发电机辊5、发动机辊6、水泵辊7的外周面与第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10的外周面之间的动摩擦系数大于或等于0.3的材料。
[楔形效应的说明]
在实施例1的车辆用辅机驱动装置1中，力向空转辊所接触的两个辊之间嵌入方向作用，从而产生楔形效应，在两个辊之间进行驱动力的传递。下面对产生楔形效应时的各辊的动作进行说明。
图3是车辆用辅机驱动装置1的示意图。在图3中示出了将第1辊20的驱动力经由空转辊21传递至第2辊22的情况。第1辊20与空转辊21的切线b和空转辊21与第2辊22的切线c在点d相交。将切线b与切线c的夹角的大小设为2α。
第1辊20的驱动力传递至空转辊21。在图3中如果第1辊20逆时针旋转，则与第1辊20接触的空转辊21顺时针旋转。此时，空转辊21在与第1辊20的切点处被推向第1辊20的旋转方向。在空转辊21与第1辊20的切点处，对空转辊21作用有与第1辊20的旋转方向相同方向的力(力f1)。
空转辊21的驱动力传递至第2辊22。在图3中如果空转辊21顺时针旋转，则与空转辊21接触的第2辊22逆时针旋转。此时，第2辊22在与空转辊21的切点处被推向空转辊21的旋转方向。在空转辊21与第2辊22的切点处，对空转辊21作用有与推压第2辊22的方向相反方向的反作用力(力f2)。
由于力f1和力f2，在空转辊21作用有朝向点d方向的力。因此，空转辊21相对于第1辊20及第2辊22的接触载荷增加，能够将驱动力从第1辊20经由空转辊21传递至第2辊22。
第2辊22的负载越大(从第1辊20传递至第2辊22的驱动力越大)，作用于空转辊21的朝向点d方向的力越大。能够通过下述式求出第1辊20与空转辊21之间的摩擦力f，或空转辊21与第2辊22之间的摩擦力f。
f＝τ×a
在这里τ是第1辊20与空转辊21之间的剪切应力，或空转辊21与第2辊22之间的剪切应力。a是第1辊20与空转辊21的接触面积，或空转辊21与第2辊22的接触面积。
剪切应力τ由第1辊20与空转辊21的接触面的材料、空转辊21与第2辊22的接触面的材料决定。在空转辊21的外周面使用前述树脂的情况下，接触面积a与空转辊21相对于第1辊20及第2辊22的接触载荷的相关性高，接触载荷越大接触面积a越大。
图4是车辆用辅机驱动装置1的示意图。在图4中示出了从第2辊22向第1辊20传递的驱动力被切断的情况。
第2辊22的驱动力传递至空转辊21。在图4中如果第2辊22逆时针旋转，则与第2辊22接触的空转辊21顺时针旋转。此时，空转辊21在与第2辊22的切点处被推向第2辊22的旋转方向。在空转辊21与第2辊22的切点处，对空转辊21作用有与第2辊22的旋转方向相同方向的力(力f3)。
空转辊21的驱动力传递至第1辊20。在图4中如果空转辊21顺时针旋转，则与空转辊21接触的第1辊20逆时针旋转。此时，第1辊20在与空转辊21的切点处被推向空转辊21的旋转方向。在空转辊21与第1辊20的切点处，对空转辊21作用有与推压第1辊20的方向相反方向的反作用力(力f4)。
由于力f3和力f4，空转辊21作用有远离点d方向的力。因此，空转辊21相对于第1辊20及第2辊22的接触载荷减少。由此，变成几乎不进行从第2辊22向空转辊21的驱动力的传递，及从空转辊21向第1辊20的驱动力的传递。
为了产生如上所述的楔形效应，第1辊20、空转辊21、第2辊22的位置关系需要满足下述式。
μ>tanα
在这里μ是第1辊20与空转辊21之间的动摩擦系数及空转辊21与第2辊22之间的动摩擦系数。
[辅机驱动装置的动作]
(发动机起动时)
图5是表示发动机起动时的车辆用辅机驱动装置1的各部件的动作的图。在发动机起动时通过电动发电机2的驱动力，进行发动机3的曲轴起动。
驱动电动发电机2，在图5中使电动发电机辊5顺时针旋转。通过电动发电机辊5使第1空转辊8逆时针旋转，通过电动发电机辊5使发动机辊6顺时针旋转。此时，在第1空转辊8作用有向电动发电机辊5与发动机辊6之间嵌入的方向的力。由此电动发电机2的驱动力经由第1空转辊8传递至发动机3。
由于来自电动发电机辊5的驱动力，发动机辊6顺时针旋转。通过发动机辊6使第2空转辊9逆时针旋转，通过第2空转辊9使水泵辊7顺时针旋转。此时，在第2空转辊9作用有向发动机辊6与水泵辊7之间嵌入的方向的力。由此，从电动发电机辊5传递至发动机辊6的驱动力的一部分经由第2空转辊9传递至水泵辊7。
通过电动发电机辊5使第3空转辊10逆时针旋转，通过第3空转辊10使水泵辊7顺时针旋转。此时，在第3空转辊10作用有从电动发电机辊5与水泵辊7之间远离的方向的力。由此，驱动力几乎不经由第3空转辊10从电动发电机辊5向水泵辊7传递。
(发动机起动后)
图6是表示发动机起动后的车辆用辅机驱动装置1的各部件的动作的图。在发动机起动后，电动发电机2通过发动机3的驱动力进行发电。
通过发动机3的驱动力，在图6中使发动机辊6顺时针旋转。通过发动机辊6使第2空转辊9逆时针旋转，通过第2空转辊9使水泵辊7顺时针旋转。此时，在第2空转辊9作用有向发动机辊6与水泵辊7之间嵌入的方向的力。由此，发动机辊6的驱动力经由第2空转辊9传递至水泵辊7。
由于来自发动机辊6的驱动力，水泵辊7顺时针旋转。通过水泵辊7使第3空转辊10逆时针旋转，通过第3空转辊10使电动发电机辊5顺时针旋转。此时，在第3空转辊10作用有向水泵辊7与电动发电机辊5之间嵌入的方向的力。由此，从发动机辊6传递至水泵辊7的驱动力的一部分经由第3空转辊10传递至电动发电机辊5。
通过发动机辊6使第1空转辊8逆时针旋转，通过第3空转辊10使电动发电机辊5顺时针旋转。此时，在第1空转辊8作用有从发动机辊6与电动发电机辊5之间远离的方向的力。由此，驱动力几乎不经由第1空转辊8从发动机辊6向电动发电机辊5传递。
[作用]
在使用传动带和带轮进行从发动机3到辅机之间的驱动力传递的情况下，传递的驱动力越大越需要将传动带张力变高。如果将传动带张力变高，则传动带与带轮之间的摩擦变大，能量效率有可能下降。如实施例1所示，在通过电动发电机2进行发动机起动和发电这两者的情况下，需要配合驱动力大的发动机3的起动扭矩，将带张力设定得较高。因此能量效率下降的问题变大。
因此在实施例1中，设置有：第1空转辊8，其在外周面与电动发电机辊5及发动机辊6的外周面接触的方向上被预紧；第2空转辊9，其在外周面与发动机辊6及水泵辊7的外周面接触的方向上被预紧；以及第3空转辊10，其在外周面与水泵辊7及电动发电机辊5的外周面接触的方向上被预紧。并且，在起动发动机3时，将电动发电机2的驱动力经由电动发电机辊5、第1空转辊8、发动机辊6传递至发动机3，使发动机3起动。另外在发动机起动后，将发动机3的驱动力经由第2空转辊9、水泵辊7、第3空转辊10、电动发电机辊5传递至电动发电机2，通过电动发电机2进行发电。
由此，在发动机起动时能够产生在第1空转辊8作用有向电动发电机辊5与发动机辊6之间嵌入的方向的力的楔形效应。第1空转辊8相对于电动发电机辊5及发动机辊6的接触载荷根据发动机3的负载自然地决定，因此无需通过控制对接触负载进行调整。
另外，在发动机起动后能够产生在第2空转辊9作用有向发动机辊6与水泵辊7之间嵌入的方向的力的楔形效应。另外，能够产生在第3空转辊10作用有向水泵辊7与电动发电机辊5之间嵌入的方向的力的楔形效应。第2空转辊9相对于发动机辊6及水泵辊7的接触载荷根据水泵4和电动发电机2的负载自然地决定。第3空转辊10相对于水泵辊7及电动发电机辊5的接触载荷根据电动发电机2的负载自然地决定。
电动发电机2及水泵4的负载比起动时的发动机3的负载小。因此，发动机起动后的第2空转辊9相对于发动机辊6及水泵辊7的接触载荷以及相对于水泵辊7及电动发电机辊5的接触载荷，比发动机起动时的第1空转辊8相对于电动发电机辊5及发动机辊6的接触载荷小。即，发动机起动后的各辊间的摩擦比发动机起动时的各辊间的摩擦小，能够抑制能量效率的下降。
图7是表示在发动机辊6的旋转反方向(在图7中逆时针旋转方向)上按顺序配置为发动机辊6、水泵辊7、电动发电机辊5的例子的图。
在发动机辊6的旋转反方向上按顺序配置为发动机辊6、水泵辊7、电动发电机辊5，在此情况下，为了产生如前所述的楔形效应，需要设置为第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10的旋转中心位于连结电动发电机辊5、发动机辊6、水泵辊7的旋转中心所得的三角形a的内侧。如果设置为第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10的旋转中心位于三角形a的内侧，则为了避免各空转辊的干涉，需要将空转辊在旋转轴方向上错开配置。因此，车辆用辅机驱动装置1的轴方向尺寸变大。
因此在实施例1中，配置为从发动机辊6的旋转轴方向观察时，朝向发动机辊6的旋转方向按顺序为发动机辊6、水泵辊7、电动发电机辊5。
由此，能够设置为第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10的旋转中心位于连结电动发电机辊5、发动机辊6、水泵辊7的旋转中心所得的三角形a的外侧。即使将各空转辊配置于与旋转轴正交的平面上也不发生干涉，因此无需将空转辊在旋转轴方向上错开配置。因此，能够将车辆用辅机驱动装置1的轴方向尺寸变小。另外将第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10的旋转中心配置于三角形a之外，因此各空转辊的更换变得容易。
在利用了楔形效应的摩擦传动中，驱动力的传递仅向一个方向进行。然而，实施例1的车辆用辅机驱动装置1需要在发动机起动时将驱动扭矩从电动发电机2传递至发动机3，在发动机起动后将驱动扭矩从发动机3传递至电动发电机2。因此，驱动力传递路径需要设置两个系统。
在实施例1中，在将驱动力从发动机3传递至电动发电机2的路径上，配置了始终由发动机3驱动的水泵4。由此，也能将使驱动力从发动机3传递至电动发电机2的驱动力传递系统利用于将驱动力从发动机3传递至水泵4的驱动力传递路径。因此，无需另外设置将驱动力从发动机3传递至水泵4的驱动力传递路径，能够实现车辆用辅机驱动装置1的小型化。
另外在实施例1中，作为形成第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10的外周面的树脂，使用强度低于形成电动发电机辊5、发动机辊6、水泵辊7的外周面的铁类金属的强度的树脂。
由此能够将车辆用辅机驱动装置1的最弱部分设为第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10。第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10不与辅机连接。另外，虽然第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10预紧为与电动发电机辊5、发动机辊6、水泵辊7接触，但第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10的安装位置精度也可以不那么高。并且，将第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10的旋转中心配置于三角形a之外。因此，第1空转辊8、第2空转辊9、第3空转辊10的更换比电动发电机辊5、发动机辊6、水泵辊7更容易，能够使车辆用辅机驱动装置1的修理变得容易。
[效果]
(1)具有：发动机辊6，其与发动机3的曲轴一体地旋转；电动发电机辊5，其与电动发电机2的旋转轴一体地旋转；水泵辊7(旋转辊)其与通过发动机3或电动发电机2驱动的水泵4的旋转轴一体地旋转；第1空转辊8，其在外周面与电动发电机辊5及发动机辊6的外周面接触的方向上被预紧；第2空转辊9，其在外周面与发动机辊6及水泵辊7的外周面接触的方向上被预紧；以及第3空转辊10，其在外周面与水泵辊7及电动发电机辊5的外周面接触的方向上被预紧，在发动机起动时，将电动发电机2的驱动力经由电动发电机辊5、第1空转辊8、发动机辊6传递至发动机而起动发动机3，在发动机起动后，将发动机3的驱动力经由发动机辊6、第2空转辊9、水泵辊7、第3空转辊10、电动发电机辊5传递至电动发电机2，通过电动发电机2进行发电。
因此，能够使发动机起动后的各辊间的摩擦比发动机起动时的各辊间的摩擦小，能够抑制能量效率的下降。
(2)从发动机辊6的旋转轴方向观察时，朝向发动机辊6的旋转方向，按顺序配置有发动机辊6、水泵辊7、电动发电机辊5。
因此，能够将车辆用辅机驱动装置1的轴方向尺寸变小。
(3)将水泵辊7设为与向发动机3供给冷却水的水泵4的驱动轴一体地旋转。
因此，能够实现车辆用辅机驱动装置1的小型化。
〔其他实施例〕
以上，对本发明的实施方式基于附图通过实施例进行了说明，但本发明的具体的结构不限定于实施例，即使有在不脱离发明的主旨的范围内的设计变更等，也包含于本发明。
在实施例1中如图2所示，从各辊的旋转轴方向观察时，电动发电机辊5配置于发动机辊6的右侧，但也可以如图8所示将电动发电机辊5配置于发动机辊6的左侧。
也可以取代实施例1的水泵4，使用与发动机3同步驱动的其他的辅机。另外也可以设为不与辅机相连的固定轴的空转辊。