CN219889813U - 离合装置、压缩机以及空调系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种离合装置、压缩机以及空调系统，所述离合装置用于将外部驱动源的动力选择性地传递到压缩机(100)的旋转轴(1)，所述离合装置(10)包括旋转固定至所述旋转轴(1)的传动件(2)，所述传动件(2)能够相对于所述旋转轴(1)沿轴向方向在接合位置和分离位置之间移动，其中，在所述接合位置，所述传动件(2)与外部驱动源传动连接，在所述分离位置，所述传动件(2)与外部驱动源分离；其中，所述传动件(2)包括流体腔(21)，其流体连通至所述压缩机(100)的控制腔(4)，使得所述传动件(2)在所述控制腔(4)的流体压力下移动至接合位置，以将外部驱动源的动力传递到所述压缩机(100)的旋转轴(1)。

Description

离合装置、压缩机以及空调系统

技术领域

本公开涉及一种用于压缩机的离合装置、包括该离合装置的压缩机以及包括该压缩机的空调系统(HVAC)。

背景技术

车辆发动机和压缩机之间通常通过电磁离合装置传递动力。电磁离合装置中的线圈通电以后会产生电磁吸力，使压缩机的摩擦盘和驱动轮结合，将发动机的扭矩传递给压缩机主轴，带动压缩机开始制冷工作。线圈断电后，电磁力消失，压缩机则停止工作。

然而，电磁离合装置需要设置线圈和电枢，结构复杂，尺寸较大，并且在通断电的时候会需要额外的电能，同时也会产生较大的冲击力和噪音，影响压缩机的使用寿命。

此外，在一些应用中，车辆发动机和压缩机之间也可以不设置离合装置，而是通过传动机构始终保持传动状态，可以从一定程度上克服电磁离合装置的缺点。但是，这会占用发动机的部分动力，因为在车辆运动过程中，压缩机也必须始终保持运行状态。并且，对传动机构的要求也较高。

因此，需要一种新型的非电磁离合装置，以及包括这种离合装置的压缩机和包括该压缩机的空调系统，在克服电磁离合装置的缺点的同时实现离合功能，并且结构简单、节约能量、提升车辆NVH性能。

实用新型内容

针对上文提到的问题和需求，本公开提出了一种新型的用于压缩机的离合装置、包括该离合装置的压缩机以及包括该压缩机的空调系统，其由于采取了如下技术特征而解决了上述问题，并带来其他技术效果。

一方面，本公开提供一种用于压缩机的离合装置，其用于将外部驱动源的动力选择性地传递到所述压缩机的旋转轴，所述离合装置包括：传动件，其旋转固定至所述旋转轴，所述传动件能够相对于所述旋转轴沿轴向方向在接合位置和分离位置之间移动，其中，在所述接合位置，所述传动件与外部驱动源传动连接，在所述分离位置，所述传动件与外部驱动源分离。

其中，所述传动件包括流体腔，其流体连通至所述压缩机的控制腔，使得所述传动件在所述控制腔的流体压力下移动至接合位置，以将外部驱动源的动力传递到所述压缩机的旋转轴。

根据以上特征，本公开实施例的离合装置通过与压缩机的控制腔流体连通的流体腔实现了流体式的离合切换控制。与电磁驱动的离合装置不同，传动件的流体腔接入压缩机的流体回路中，从而在流体压力的作用下沿轴向运动实现离合切换。这种方式不需要布置额外的线圈和电枢部件，结构简单，尺寸更加紧凑，同时节约能源。在离合切换控制过程中，可以通过流体实现无级控制，切换过程更加平顺，噪音小，有助于改善车辆NVH性能。此外，减少了对于旋转轴(主轴)的冲击，使用寿命更长。

需要说明的是，NVH性能指的是车辆噪声、振动与不平顺(Noise、Vibration、Harshness)性能，提升NVH性能有助于提升驾乘舒适性。

相比于无离合装置的应用场景，本公开实施例的离合装置可以实现可控的完全离合切换。

在一些示例中，所述离合装置还包括弹性偏压件，其设置在所述压缩机和所述传动件之间，并且将所述传动件朝向所述分离位置偏压。

根据以上特征，弹性偏压件可以将传动件朝向分离位置偏压，以便于分离时及时回位。

在一些示例中，所述传动件还包括轴毂和摩擦盘，所述轴毂与所述旋转轴旋转固定连接，所述摩擦盘与所述轴毂形成为一体且相对于所述轴毂径向向外延伸，所述摩擦盘配置为能够与外部驱动源传动连接或分离。

可选地，轴毂可以通过花键与旋转轴旋转固定连接。例如，轴毂设置有外花键，与旋转轴设置的内花键配合。

在一些示例中，所述流体腔在所述轴毂和所述摩擦盘的内部延伸，并且经由设置在所述旋转轴中的流体通道与所述控制腔流体连通。

根据以上特征，流体腔与压缩机的控制腔流体连通，从而可以通过控制腔的流体压力来控制流体腔的运行，从而控制传动件的运动。

需要说明的是，压缩机可以包括吸入腔、排出腔和控制腔，来自蒸发器的低温低压制冷剂流体(通常为气态)经由吸入腔被压缩机吸入，并且压缩成高温高压流体从排出腔排出至冷凝器，与外界进行热交换而成为低温高压的制冷剂流体(通常为液态)。而控制腔为单独设置的腔体，并且可以通过阀门与吸入腔连通，被用于控制压缩机的启停。

在一些示例中，所述流体腔包括沿轴向方向在所述轴毂内部延伸的第一部分和沿径向方向在所述摩擦盘内部延伸的第二部分。

根据以上特征，流体腔可以设置为在传动件的整个内部区域内延伸，包括沿轴向方向在轴毂内部延伸的第一部分和沿径向方向在摩擦盘内部延伸的第二部分，从而更好地将流体压力传递至传动件，以施加均匀的流体压力。

在一些示例中，所述弹性偏压件包括彼此相对的第一端和第二端，所述第一端抵接至所述轴毂，所述第二端抵接至所述压缩机。

在一些示例中，所述轴毂设置有与所述第一端抵接的第一安装凸起，所述压缩机设置有与所述第二端抵接的第二安装凸起。

根据以上特征，弹性偏压件的两端分别抵接至轴毂和压缩机。可选地，相应抵接位置可以设置有凸起以传导沿轴向的弹性力。由于在工作状态下，轴毂为旋转部件而压缩机(特别是压缩机壳体)为静止部件，因此二者之间存在相对运动。因此，为了防止弹性偏压件的扭转产生旋转阻力，弹性偏压件与这两个部件之间可以采用抵接而非固定连接的方式。

在一些示例中，所述离合装置还包括驱动轮和传动板，所述驱动轮从外部驱动源接收动力以旋转；所述传动板固定连接至所述驱动轮，并且配置为与所述传动件接合或分离。

另一方面，本公开还提供一种压缩机，包括如前所述的离合装置。其中，所述压缩机还包括：吸入腔、排出腔和控制腔，所述压缩机配置为对导入所述吸入腔的流体进行压缩，并将其从所述排出腔排出，并且配置为通过所述控制腔的流体压力进行调整，从而控制所述离合装置的接合和分离。

又一方面，本公开还提供一种空调系统，包括如前所述的压缩机，所述控制腔和所述吸入腔之间设置有第一阀门；蒸发器，与所述吸入腔流体连通；冷凝器，与所述排出腔流体连通，并且所述蒸发器和所述冷凝器通过膨胀阀流体连通；以及高压储存器，所述高压储存器通过第二阀门与所述冷凝器流体连通，所述高压储存器通过第三阀门与所述控制腔流体连通。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

图1示出了根据本公开至少一实施例的用于压缩机的离合装置的结构示意图；

图2示出了根据本公开至少一实施例的压缩机和HVAC系统的示意图，其中压缩机处于停机状态；

图3示出了根据本公开至少一实施例的压缩机和HVAC系统的示意图，其中压缩机处于启动状态；

图4示出了根据本公开至少一实施例的压缩机和HVAC系统的示意图，其中压缩机处于正常工作状态。

具体实施方式

为了使得本公开的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本公开具体实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

首先对本公开的示例性应用场景进行简单介绍。

用于车辆空调(HVAC)系统，HVAC系统的主要作用是通过处理供应到车辆舱室的空气来保证车辆舱室中的乘员的气候舒适性。HVAC系统负责对在车辆舱室的不同部分上的空气进行处理和分配，并且通过空调回路实现制冷功能。

HVAC系统的一些主要部件包括通风机、通风机电机、蒸发器、加热器芯、冷凝器、压缩机、膨胀阀、管和用于接收不同部件的壳体。压缩机通常与发动机的动力输出部件离合连接，以接收其驱动力进行工作。离合连接通过离合装置实现，离合装置用于将外部驱动源的动力选择性地传递到压缩机的旋转轴。

传统的电磁离合装置需要设置线圈和电枢，结构复杂，尺寸较大，并且在通断电的时候会需要额外的电能，同时也会产生较大的冲击力和噪音，影响压缩机的使用寿命。

在一些应用中，车辆发动机和压缩机之间也可以不设置离合装置，而是通过传动机构始终保持传动状态，可以从一定程度上克服电磁离合装置的缺点。但是，这会占用发动机的部分动力，因为在车辆运动过程中，压缩机也必须始终保持运行状态。并且，对传动机构的要求也较高。

因此，需要一种新型的非电磁离合装置，以及包括这种离合装置的压缩机和包括该压缩机的空调系统，在克服电磁离合装置的缺点的同时实现离合功能，并且结构简单、节约能量、提升车辆NVH性能。

针对上文提到的问题和需求，本公开提出了一种新型的用于压缩机的离合装置、包括该离合装置的压缩机以及包括该压缩机的空调系统。以下结合图1至图4描述本公开的示例性实施例。

将参照附图详细描述根据本公开的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。

与附图所展示的实施例相比，本公开保护范围内的可行实施方案可以具有更少的部件、具有附图未展示的其他部件、不同的部件、不同地布置的部件或不同连接的部件等。此外，在不脱离本公开的理念的情况下，附图中两个或更多个部件可以在单个部件中实现，或者附图中所示的单个部件可以实现为多个分开的部件。

需要说明的是，本文所描述的“轴向方向”指的是压缩机的旋转轴的轴线方向。旋转轴可以围绕轴向方向旋转。

一方面，本公开提出一种用于压缩机100的离合装置10，其用于将外部驱动源的动力选择性地传递到压缩机100的旋转轴1。如图1所示，离合装置10包括传动件2、弹性偏压件3、驱动轮5以及传动板6。传动件2旋转固定至旋转轴1，并且能够相对于旋转轴1沿轴向方向在接合位置和分离位置之间移动。驱动轮5从外部驱动源接收动力以旋转，并且传动板6固定连接至驱动轮5，并且配置为与传动件2接合或分离。

示例性地，驱动轮5从外部驱动源接收动力以旋转，外部驱动源可以例如是发动机的输出部件。驱动轮5例如可以是皮带轮，通过皮带传动连接至发动机的输出部件。

在接合位置，传动件2与外部驱动源传动连接。具体地，在接合位置，传动件2与传动板6接触并与驱动轮5一起旋转。由于传动件2旋转固定至旋转轴1，因此在接合位置，传动件2和旋转轴1一起旋转。

相反地，在分离位置，传动件2与传动板6分离，从而与驱动轮5和外部驱动源分离。因此在分离位置，传动件2和旋转轴1均停止旋转，而驱动轮5空转。

传动件2的轴向运动可以通过流体压力控制来实现。具体地，传动件2包括流体腔21、轴毂22和摩擦盘23。流体腔21流体连通至压缩机100的控制腔4，使得传动件2在控制腔4的流体压力下移动至接合位置，以将外部驱动源的动力传递到压缩机100的旋转轴1。控制腔4为单独设置的腔体，并且可以通过第一阀门V1与压缩机100的吸入腔7连通，以被用于控制压缩机100的启停。在本实施例中，流体腔21在轴毂22和摩擦盘23的内部延伸，并且经由设置在旋转轴1中的流体通道11与控制腔4流体连通。

具体地，流体腔21可以包括沿轴向方向在轴毂22内部延伸的第一部分211和沿径向方向在摩擦盘23内部延伸的第二部分212。因此，当控制腔4的流体进入传动件2时，首先沿轴向方向进入并填满第一部分211，然后沿径向方向进入并填满第二部分212，并且在充满或部分充满第二部分211后，向传动件2施加沿接合位置的驱动力以驱动传动件2朝向接合位置移动。

轴毂22与压缩机100的旋转轴1旋转固定连接，例如通过花键连接。

摩擦盘23与轴毂22形成为一体且相对于轴毂22径向向外延伸，摩擦盘23配置为能够与外部驱动源传动连接或分离。具体地，摩擦盘23可以配置为与传动板6接触或分离，摩擦盘23的形状可以顺应传动板6的形状，以助于二者之间的摩擦传动。可选地，摩擦盘23与轴毂22一体成型。替代地，摩擦盘23与轴毂22也可以是两个单独的部件，通过物理连接形成为一体。

再次参考图1，弹性偏压件3设置在压缩机100和传动件2之间，并且将传动件2朝向分离位置偏压。弹性偏压件3可以包括彼此相对的第一端31和第二端32，第一端31抵接至轴毂22，第二端32抵接至压缩机100，例如压缩机100的壳体。

示例性地，如图1所示，轴毂22可以设置有与第一端31抵接的第一安装凸起221，压缩机100可以设置有与第二端32抵接的第二安装凸起321。

另一方面，本公开还提出一种压缩机100，包括如前所述的离合装置10。示例性地，压缩机100包括旋转轴1、吸入腔7、排出腔8和控制腔4。旋转轴1连接至压缩机100的转子。压缩机100配置为对导入吸入腔7的流体进行压缩，并将其从排出腔8排出，并且配置为通过控制腔4的流体压力进行调整，从而控制离合装置10的接合和分离。

又一方面，本公开还提出一种空调(HVAC)系统，包括蒸发器91、冷凝器92、高压储存器20以及如前所述的压缩机100。控制腔4和吸入腔7之间设置有第一阀门V1。蒸发器91与吸入腔7流体连通。冷凝器92与排出腔8流体连通，并且蒸发器91和冷凝器92通过膨胀阀V0流体连通。高压储存器20通过第二阀门V2与冷凝器92，高压储存器20通过第三阀门V3与控制腔4流体连通。高压储存器20里存储有高压流体，以用于驱动流体腔4。

需要说明的是，本公开所述的第一阀门V1、第二阀门V2和第三阀门V3是用来开闭管路的管路附件，例如关断阀。膨胀阀V0是节流部件，膨胀阀V0使中温高压的液体制冷剂通过其节流成为低温低压的湿蒸汽，然后制冷剂在蒸发器91中吸收热量达到制冷效果，膨胀阀通过蒸发器91末端的过热度变化来控制阀门流量，防止出现蒸发器91面积利用不足和敲缸现象。

以下将结合压缩机100和HVAC系统的示意图描述其组成部件和工作原理。

图2至图4示出了分别压缩机100处于停机状态、启动状态和正常工作状态的示意图。

如图2所示，压缩机100处于停机状态，第一阀门V1打开、第二阀门V2和第三阀门V3关闭，此时控制腔4和吸入腔7流体连通。由于吸入腔7连通的是低温低压的蒸发器91，控制腔4也是处于低压状态，因此离合装置10的传动件2处于分离位置未被驱动，旋转轴1不旋转，压缩机100处于停机状态，此时HVAC系统未工作。

当需要启动压缩机100时，首先关闭第一阀门V1并且同时打开第三阀门V3，将高压储存器20与控制腔4流体连通，高压储存器20中的高压流体进入控制腔4以使其压力升高，从而将传动件2推动至接合位置，传动件2和旋转轴1与外部驱动源传动连接，旋转轴1开始旋转，从而压缩机100启动，以进行完整的HVAC流体循环。

在稳定工作一段时间后，可以进一步打开第二阀门V2，从而在高压回路中引入部分流体以补充高压储存器20中的流体压力，以便于下次启动压缩机100使用。

此外，当需要停止压缩机100工作时，关闭第二阀门V2和第三阀门V3，并且打开第一阀门V1。此时控制腔4和吸入腔7流体连通以重新恢复到低压状态，离合装置10的传动件2在弹性偏压件3的作用下回到分离位置，传动件2和旋转轴1均停止旋转。

由此可见，本公开实施例的离合装置通过与压缩机的控制腔流体连通的流体腔实现了流体式的离合切换控制。不需要布置额外的线圈和电枢部件，结构简单，尺寸更加紧凑，同时节约能源。在离合切换控制过程中，可以通过流体实现无级控制，切换过程更加平顺，噪音小，有助于改善车辆NVH性能。此外，减少了对于旋转轴(主轴)的冲击，使用寿命更长。

上文中参照优选的实施例详细描述了本公开所提出的离合装置、压缩机和空调系统的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本公开理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型。另外，也可以对本公开各个方面提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (10)

1.一种用于压缩机(100)的离合装置(10)，其用于将外部驱动源的动力选择性地传递到所述压缩机(100)的旋转轴(1)，其特征在于，所述离合装置(10)包括：

传动件(2)，旋转固定至所述旋转轴(1)，所述传动件(2)能够相对于所述旋转轴(1)沿轴向方向在接合位置和分离位置之间移动，其中，在所述接合位置，所述传动件(2)与外部驱动源传动连接，在所述分离位置，所述传动件(2)与外部驱动源分离；

其中，所述传动件(2)包括流体腔(21)，其流体连通至所述压缩机(100)的控制腔(4)，使得所述传动件(2)在所述控制腔(4)的流体压力下移动至接合位置，以将外部驱动源的动力传递到所述压缩机(100)的旋转轴(1)。

2.如权利要求1所述的离合装置(10)，其特征在于，还包括：

弹性偏压件(3)，设置在所述压缩机(100)和所述传动件(2)之间，并且将所述传动件(2)朝向所述分离位置偏压。

3.如权利要求2所述的离合装置(10)，其特征在于，所述传动件(2)还包括：

轴毂(22)，与所述旋转轴(1)旋转固定连接；和

摩擦盘(23)，与所述轴毂(22)形成为一体且相对于所述轴毂(22)径向向外延伸，所述摩擦盘(23)配置为能够与外部驱动源传动连接或分离。

4.如权利要求3所述的离合装置(10)，其特征在于，所述流体腔(21)在所述轴毂(22)和所述摩擦盘(23)的内部延伸，并且经由设置在所述旋转轴(1)中的流体通道(11)与所述控制腔(4)流体连通。

5.如权利要求4所述的离合装置(10)，其特征在于，所述流体腔(21)包括沿轴向方向在所述轴毂(22)内部延伸的第一部分(211)和沿径向方向在所述摩擦盘(23)内部延伸的第二部分(212)。

6.如权利要求3所述的离合装置(10)，其特征在于，所述弹性偏压件(3)包括彼此相对的第一端(31)和第二端(32)，所述第一端(31)抵接至所述轴毂(22)，所述第二端(32)抵接至所述压缩机(100)。

7.如权利要求6所述的离合装置(10)，其特征在于，所述轴毂(22)设置有与所述第一端(31)抵接的第一安装凸起(221)，所述压缩机(100)设置有与所述第二端(32)抵接的第二安装凸起(321)。

8.如权利要求1至7中任一项所述的离合装置(10)，其特征在于，所述离合装置(10)还包括：

驱动轮(5)，从外部驱动源接收动力以旋转；和

传动板(6)，固定连接至所述驱动轮(5)，并且配置为与所述传动件(2)接合或分离。

9.一种压缩机(100)，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的离合装置(10)，其中，所述压缩机(100)还包括：

吸入腔(7)、排出腔(8)和控制腔(4)，所述压缩机(100)配置为对导入所述吸入腔(7)的流体进行压缩，并将其从所述排出腔(8)排出，并且配置为通过所述控制腔(4)的流体压力进行调整，从而控制所述离合装置(10)的接合和分离。

10.一种空调系统，其特征在于，包括：

如权利要求9所述的压缩机(100)，所述控制腔(4)和所述吸入腔(7)之间设置有第一阀门(V1)；

蒸发器(91)，与所述吸入腔(7)流体连通；

冷凝器(92)，与所述排出腔(8)流体连通，并且所述蒸发器(91)和所述冷凝器(92)通过膨胀阀(V0)流体连通；以及

高压储存器(20)，所述高压储存器(20)通过第二阀门(V2)与所述冷凝器(92)流体连通，所述高压储存器(20)通过第三阀门(V3)与所述控制腔(4)流体连通。