DE10225416A1

DE10225416A1 - Drehvorrichtung

Info

Publication number: DE10225416A1
Application number: DE10225416A
Authority: DE
Inventors: Taku Adaniya; Masahiro Kawaguchi; Masaki Ota; Takahiro Suzuki; Akinobu Kanai; Takeshi Kawata
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2022-06-08
Also published as: DE10225416B4; JP2002364535A; US6619929B2; US20020187052A1

Abstract

Wenn eine elektrische Geräteeinheit (MG, MGA) als ein Elektromotor dient, dann dreht sich eine Drehwelle (18) durch einen elektrischen Strom, der der elektrischen Geräteeinheit zugeführt wird. Wenn die elektrische Geräteeinheit (MG, MGA) als ein Generator dient, dann erzeugt der Generator einen elektrischen Strom, wenn sich die Drehwelle (18) dreht. Ein erster Drehzulassungsmechanismus (40, 41) ist zwischen dem Rotor (35) und der Drehwelle (18) angeordnet, um eine Drehung des Rotors zu der Drehwelle (18) zuzulassen. Eine Ein-Wege-Kupplung (42, 42B) ist zwischen dem Rotor (35) und der Drehwelle (18) angeordnet. Die Ein-Wege-Kupplung (42, 42B) lässt eine Drehung der Drehwelle (18) relativ zu dem Rotor (35) in eine Richtung zu, und sie verhindert eine Drehung der Drehwelle (18) relativ zu dem Rotor (35) in der anderen Richtung. Ein zweiter Drehzulassungsmechanismus (36) ist zwischen dem Gehäuse (12) und dem Rotor (35) angeordnet. Der zweite Drehzulassungsmechanismus (36) lässt eine relative Drehung des Rotors (35) zu dem Gehäuse (11, 12) zu. Von der externen Antriebsquelle (E) zu dem Rotor (35) übertragene Leistung wird zu der Drehwelle (18) durch die Ein-Wege-Kupplung (42, 42B) übertragen. Der Rotor ist durch das Gehäuse (11, 12) mit dem zweiten Drehzulassungsmechanismus (36) gestützt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drehvorrichtung, die eine elektrische Geräteeinheit aufweist, die zumindest als ein Elektromotor zum Antreiben einer Drehwelle oder als ein Generator dient, und die einen Leistungsübertragungsmechanismus aufweist, um Leistung zu der Drehwelle von einem Rotor zu übertragen, der Leistung von einer externen Antriebsquelle aufnimmt.

Bei bestimmten Fahrzeugarten wird die Kraftmaschine automatisch gestoppt, wenn der Leerlauf gestartet wird, so dass der Kraftstoffverbrauch reduziert wird. Dieser Betrieb wird als ein Leerlaufkraftmaschinenstopbetrieb bezeichnet. Zum Beispiel offenbart die Japanische Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Nr. 6-87678 einen Hybridverdichter, der als Klimaanlage arbeitet, auch wenn der Leerlaufkraftmaschinenstopbetrieb aufgeführt wird. Der Hybridverdichter hat eine Elektromagnetkupplung, die zwischen einer Riemenscheibe und einer Drehwelle angeordnet ist. Ein Riemenaufnahmeabschnitt ist an dem Umfang der Riemenscheibe ausgebildet. Ein Motor ist im Inneren des Riemenaufnahmeabschnitts angeordnet. Um den Verdichter zu betätigen, wenn die Kraftmaschine arbeitet, wird die Elektromagnetkupplung in Eingriff gebracht. Dies ermöglicht, dass die Drehwelle eine Drehleistung von der Kraftmaschine durch einen mit dem Riemenaufnahmeabschnitt im Eingriff stehenden Riemen, die Riemenscheibe und die Kupplung aufnimmt. Um den Verdichter zu betätigen, wenn die Kraftmaschine nicht arbeitet, wird die Kupplung außer Eingriff gebracht, und die Drehwelle nimmt eine Drehleistung von dem Elektromotor auf.

Eine Elektromagnetkupplung hat relativ große Bauelemente wie zum Beispiel Elektromagnete, und sie ist daher zum Reduzieren der Größe und der Kosten des gesamten Verdichters nicht von Vorteil. Um eine Drehwelle eines Verdichters weiter zu drehen, auch wenn eine Kraftmaschine nicht arbeitet, kann eine Ein-Wege-Kupplung anstelle der Elektromagnetkupplung verwendet werden. Die Anordnung einer Ein-Wege-Kupplung in dem Leistungsübertragungspfad zwischen der Riemenscheibe und der Drehwelle ist zum Reduzieren der Größe und der Kosten des gesamten Verdichters vorteilhafter als die Anordnung einer Elektromagnetkupplung.

Um eine Ein-Wege-Kupplung in den Leistungsübertragungspfad zwischen einer Riemenscheibe und einer Drehwelle anzuordnen, müssen Lager zwischen der Riemenscheibe und der Drehwelle so angeordnet werden, dass sich die Riemenscheibe und die Drehwelle zueinander drehen. Falls eine große Last auf das Lager wirkt, dann muss das Lager groß sein und eine große Haltelast (eine große Nennlast) aufweisen. Ein großes Lager ist zum Reduzieren der Größe und der Kosten einer Drehvorrichtung von Nachteil.

Dementsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehvorrichtung vorzusehen, die die Größe und die Kosten reduziert, wenn eine Ein-Wege-Kupplung in den Leistungsübertragungspfad zwischen einem Rotor und einer Drehwelle angeordnet wird.

Um die vorstehend genannte Aufgabe und andere Gesichtspunkte entsprechend dem Zwecke der Erfindung zu lösen, ist eine Drehvorrichtung mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse angeordneten Drehwelle, einer elektrischen Geräteeinheit und einem Leistungsübertragungsmechanismus vorgesehen. Die elektrische Geräteeinheit dient zumindest als ein Elektromotor oder als ein Generator. Der Leistungsübertragungsmechanismus überträgt eine Leistung von einer externen Antriebsquelle zu der Drehwelle über einen Rotor. Wenn die elektrische Geräteeinheit als der Elektromotor dient, dann wird die Drehwelle durch einen elektrischen Strom gedreht, der der elektrischen Geräteeinheit zugeführt wird. Wenn die elektrische Geräteeinheit als der Generator dient, dann erzeugt der Generator einen elektrischen Strom, wenn sich die Drehwelle dreht. Die Drehvorrichtung hat einen ersten Drehzulassungsmechanismus, eine Ein-Wege-Kupplung und einen zweiten Drehzulassungsmechanismus. Der erste Drehzulassungsmechanismus ist zwischen dem Rotor und der Drehwelle angeordnet, um eine relative Drehung des Rotors zu der Drehwelle zuzulassen. Die Ein-Wege-Kupplung ist zwischen dem Rotor und der Drehwelle angeordnet. Die Ein-Wege-Kupplung lässt eine Drehung der Drehwelle relativ zu dem Rotor in eine Richtung zu, und sie verhindert eine Drehung der Drehwelle relativ zu dem Rotor in der anderen Richtung. Der zweite Drehzulassungsmechanismus ist zwischen dem Gehäuse und dem Rotor angeordnet, um eine relative Drehung des Rotors zu dem Gehäuse zuzulassen. Von der externen Antriebsquelle zu dem Rotor übertragene Leistung wird zu der Drehwelle über die Ein-Wege- Kupplung übertragen. Der Rotor ist durch das Gehäuse mit dem zweiten Drehzulassungsmechanismus gestützt.

Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die anhand von Beispielen die Prinzipien der Erfindung darstellen.

Die Erfindung wird zusammen mit ihrer Aufgabe und ihren Vorteilen unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei:
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Verdichters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 2-2 in der Fig. 1;
Fig. 3(a) und 3(b) zeigen vergrößerte Querschnittsansichten der Ein-Wege-Kupplung gemäß der Fig. 1;
Fig. 4 zeigt ausschnittartig eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 5-5 in der Fig. 4;
Fig. 6 zeigt ausschnittartig eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 7 zeigt ausschnittartig eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
Eine Fahrzeugdrehvorrichtung oder ein Verdichter mit variablem Hub gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben.
Wie dies in der Fig. 1 gezeigt ist, hat der Verdichter ein vorderes Gehäuseelement 12 und einen Zylinderblock 11, die eine Steuerdruckkammer 121 definieren. Eine Drehwelle 18 ist durch das vordere Gehäuseelement 12 und durch den Zylinderblock 11 gestützt. Ein Rotor 19 ist an der Drehwelle 18 befestigt. Außerdem ist eine Taumelscheibe 20 durch die Drehwelle 18 gestützt. Die Taumelscheibe 20 gleitet entlang der Achse der Drehwelle 18 und ist bezüglich dieser geneigt. Führungsstifte 21 sind an der Taumelscheibe 20 gesichert. Die Führungsstifte 21 sind gleitbar in Führungslöcher 191 gepasst, die in dem Rotor 19 ausgebildet sind. Der Eingriff zwischen dem Führungslöchern 191 und den Führungsstiften 21 lässt eine Neigung der Taumelscheibe 20 entlang der axialen Richtung der Drehwelle 18 und eine einstückige Drehung mit der Drehwelle 18 zu.
Der maximale Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 ist durch einen Anschlag des Rotors 19 gegen die Taumelscheibe 20 definiert. Gemäß der Fig. 1 ist die durch die durchgezogene Linie dargestellte Position der Taumelscheibe 20 die maximal geneigte Winkelposition. Der minimale Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 ist durch einen Anschlag zwischen der Taumelscheibe 20 und einem Schnappring 33 definiert, der um die Drehwelle 18 gepasst ist. Gemäß der Fig. 1 ist die durch die gestrichelte Linie dargestellte Position der Taumelscheibe 20 die minimal geneigte Winkelposition.
Zylinderbohrungen 111 sind in dem Zylinderblock 11 ausgebildet. Jede Zylinderbohrung 111 nimmt einen Kolben 22 auf. Jeder Kolben 22 ist durch ein Paar Gleitstücke 34 mit der Taumelscheibe 20 gekoppelt.
Der Verdichter hat außerdem ein hinteres Gehäuseelement 13, das an dem Zylinderblock 11 mit einer dazwischenliegenden Ventilplattenbaugruppe angebracht ist. Eine Saugkammer 131 und eine Auslasskammer 132 sind in dem hinteren Gehäuseelement 13 definiert. Die Ventilplattenbaugruppe hat eine erste Ventilplatte 14, eine zweite Ventilplatte 15, eine dritte Ventilplatte 16 und eine Halteplatte 17. Sätze bestehend aus einem Sauganschluss 141 und einem Auslassanschluss 142 sind in der ersten Ventilplatte 14 ausgebildet. Saugventilklappen 151 sind an der zweiten Ventilplatte 15 ausgebildet, und Auslassventilklappen 161 sind an der dritten Ventilplatte 16 ausgebildet. Jede Saugventilklappe 151 entspricht einem der Sauganschlüsse 141, und jede Auslassventilklappe 161 entspricht einem der Auslassanschlüsse 142. Jeder Satz Anschlüsse 141, 142 entspricht einer der Zylinderbohrungen 111. Halter 171 sind an der Halteplatte 17 ausgebildet. Jeder Halter 171 entspricht einer der Auslassventilklappen 161.
Eine Drehung der Taumelscheibe 20 wird in eine Hin- und Herbewegung des jeweiligen Kolbens 22 umgewandelt. Wenn sich jeder Kolben 22 von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt bewegt, dann wird Kühlgas in der Saugkammer 131, die die Saugdruckzone ausbildet, in die der zugehörige Zylinderbohrung 111 durch den entsprechenden Sauganschluss 141 eingezogen, während sich die entsprechende Ventilklappe 151 zu einer offenen Position biegt. Wenn sich der Kolben 22 von dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt bewegt, dann wird das Kühlgas in der Zylinderbohrung 111 durch den entsprechenden Auslassanschluss 142 zu der Auslasskammer 132 ausgelassen, die die Auslassdruckzone bildet, während sich die entsprechende Auslassventilklappe 161 zu einer offenen Position biegt. Die Auslassventilklappe 161 ist mit dem entsprechenden Halter 171 in Kontakt, der den Öffnungsgrad der Auslassventilklappe 161 definiert.
Ein Saugkanal 23 zum Einführen eines Kühlgases in die Saugkammer 131 und ein Auslasskanal 24 zum Auslassen von Kühlgas aus der Auslasskammer 132 sind in dem hinteren Gehäuseelement 13 ausgebildet. Der Saugkanal 23 ist mit dem Auslasskanal 24 durch eine externe Kühlschaltung 25 verbunden. Die externe Kühlschaltung 25 hat einen Kondensator 26, ein Ausdehnungsventil 27 und einen Verdampfer 28. Ein Auslassventil 29 ist in dem Auslasskanal 24 angeordnet. Das Auslassventil 29 hat einen zylindrischen Ventilkörper 291. Der Ventilkörper 291 wird durch eine Druckfeder 292 in die Richtung zum Schließen eines Ventillochs 241 gedrückt. Wenn sich der Ventilkörper 291 an einer in der Fig. 1 gezeigten Position befindet, dann strömt Kühlgas in der Auslasskammer 132 hinaus zu der externen Kühlschaltung 25 durch das Ventilloch 241, einen Umgehungskanal 242, ein Verbindungsloch 293 und das Innere des Ventilkörpers 291. Wenn der Ventilkörper 291 das Ventilloch 241 schließt, dann strömt das Kühlgas nicht aus der Auslasskammer 132 zu der externen Kühlschaltung 25.
Die Auslasskammer 132 ist mit der Steuerdruckkammer 121 durch einen Zuführungskanal 30 verbunden. Der Zuführungskanal 30 fördert Kühlmittel aus der Auslasskammer 132 zu der Steuerdruckkammer 121. Die Steuerdruckkammer 121 ist mit der Saugkammer 131 durch einen Anzapfkanal 31 verbunden. Der Anzapfkanal 31 fördert Kühlmittel aus der Steuerdruckkammer 121 zu der Saugkammer 131.
Ein Elektromagnetschiebesteuerventil 32 ist in dem Zuführungskanal 30 angeordnet. Das Steuerventil 32 wird zum Einstellen des Saugdrucks entsprechend einem Niveau eines zugeführten elektrischen Stromes verwendet. Das Steuerventil 32 nimmt einen elektrischen Strom von einer Batterie 53 durch eine Treiberschaltung 54 auf. Die Treiberschaltung 54 nimmt Befehle von einer Steuervorrichtung C auf. Die Steuervorrichtung C befielt der Antriebsschaltung 54 die Steuerung des Niveaus des elektrischen Stroms, der dem Steuerventil 32 von der Batterie 53 durch die Treiberschaltung 54 zugeführt wird. Auf der Grundlage von Temperaturinformationen von einem Temperatursensor 55, der die Temperatur in einer Fahrgastzelle erfasst, bestimmt die Steuervorrichtung C, ob die Fahrgastzelle gekühlt werden muss, und sie steuert den dem Steuerventil 32 zugeführten elektrischen Strom.
Wenn das Niveau des dem Steuerventil 32 zugeführten elektrischen Stroms angestiegen ist, dann wird der Ventilöffnungsgrad des Steuerventils 32 verringert, was die Durchsatzrate des der Steuerdruckkammer 121 von der Auslasskammer 132 zugeführten Kühlmittels verringert. Da Kühlgas aus der Steuerdruckkammer 121 zu der Saugkammer 131 durch den Anzapfkanal 131 strömt, verringert sich der Druck in der Steuerdruckkammer 121, wenn die Durchsatzrate des Kühlmittels verringert ist, das der Steuerdruckkammer 121 zugeführt wird. Dementsprechend wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 erhöht, und der Hub des Verdichters wird vergrößert. Eine Vergrößerung des Hubs verringert den Saugdruck. Wenn das Niveau des dem Steuerventil 32 zugeführten elektrischen Stroms verringert ist, dann wird der Ventilöffnungsgrad des Steuerventils 32 erhöht, was die Durchsatzrate des Kühlmittels von der Auslasskammer 132 zu der Steuerdruckkammer 121 erhöht. Dementsprechend steigt der Druck in der Steuerdruckkammer 121 an. Dies verringert den Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 und den Verdichterhub. Eine Verringerung des Hubs erhöht den Saugdruck.
Wenn das Niveau des dem Steuerventil 32 zugeführten elektrischen Stroms Null beträgt, dann ist der Öffnungsgrad des Steuerventils 32 maximiert, was den Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 minimiert. In diesem Zustand ist der Auslassdruck gering. Die Kraft der Druckfeder 292 ist so bestimmt, dass die Kraft auf der Grundlage des Drucks in einem Bereich des Auslasskanals 24, der sich stromaufwärts von dem Auslassventil 29 befindet, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 minimal ist, kleiner ist als die Summe der Kraft auf der Grundlage des Drucks in dem stromabwertigen Bereich des Auslassventils 29 und der Kraft der Druckfeder 292. Daher schließt der Ventilkörper 291 das Ventilloch 241, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 minimal ist, was die Zirkulation des Kühlmittels in der externen Kühlschaltung 25 stoppt. Dieser Zustand, in dem die Kühlmittelzirkulation gestoppt ist, ist jener Zustand, in dem ein Betrieb zum Verringern einer thermischen Last gestoppt wird.
Der minimale Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 beträgt geringfügig größer als Null Grad. Da der minimale Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 größer als Null Grad ist, wird Kühlmittel weiter aus den Zylinderbohrungen 111 zu der Auslasskammer 132 ausgelassen, auch wenn die Taumelscheibe 20 in der minimal geneigten Winkelposition ist. Aus den Zylinderbohrungen 111 zu der Auslasskammer 132 ausgelassenes Kühlmittel strömt zu der Steuerdruckkammer 121 durch den Zuführungskanal 30. Kühlgas in der Steuerdruckkammer 131 strömt zu der Saugkammer 131 durch den Anzapfkanal 31. Kühlgas in der Saugkammer 131 wird in die Zylinderbohrungen 111 eingezogen und dann zu der Auslasskammer 132 ausgelassen. Wenn nämlich der Neigungswinkel minimal ist, dann wird ein Zirkulationskanal ausgebildet, der die Auslasskammer (Auslassdruckzone) 132, den Zuführungskanal 21, den Anzapfkanal 31, die Saugkammer (die Saugdruckzone) 131 und die Zylinderbohrungen 111 aufweist. Es existieren Druckdifferenzen zwischen der Auslasskammer 132, der Steuerdruckkammer 121 und der Saugkammer 131. Somit zirkuliert Kühlgas in dem Zirkulationskanal, das das Innere des Verdichters mit einem Schmiermittel in dem Kühlgas schmiert.
An dem vorderen Abschnitt des vorderen Gehäuseelementes 12 ist ein zylindrischer Vorsprung 122 ausgebildet. Die Drehwelle 18 steht von dem Gehäuse durch den zylindrischen Vorsprung 122 vor. Ein Dichtelement 10 dichtet die Steuerdruckkammer 121 ab. Ein Doppelzylinderstützelement 48 ist um den zylindrischen Vorsprung 122 gepasst und daran befestigt. Das Stützelement 48 weist eine zylindrische Nabe 481 auf. Eine Kunstharzriemenscheibe 35 ist durch die Nabe 481 mit einem zweiten Drehzulassungsmechanismus gestützt, der bei diesem Ausführungsbeispiel ein Radiallager 36 ist, so dass sich die Riemenscheibe 35 bezüglich der Nabe 481 dreht. Die Riemenscheibe 35 hat eine zylindrische Nabe 351, einen Flansch 352 sowie einen Leistungsaufnahmeabschnitt, der bei diesem Ausführungsbeispiel ein Riemenaufnahmeabschnitt 353 ist. Die zylindrische Nabe 351 ist an das Radiallager 36 gepasst. Der Flansch 352 ist einstückig mit einem Ende der Nabe 351 ausgebildet. Der Riemenaufnahmeabschnitt 353 ist einstückig mit dem Umfang des Flansches 352 ausgebildet. Ein Riemen 37 ist mit dem Riemenaufnahmeabschnitt 353 im Eingriff. Die Drehleistung einer Fahrzeugkraftmaschine E wird durch den Riemen 37 zu der Riemenscheibe 35 übertragen.
Ein ringartiger erster Leistungsübertragungskörper 38, der aus Kunstharz besteht, ist in den Innenumfang des Riemenaufnahmeabschnitts 353 gepasst und in diesem befestigt. Ein ringartiger zweiter Leistungsübertragungskörper 39, der aus Kunstharz besteht, ist an das distale Ende der Drehwelle 18 geschraubt. Wie dies in der Fig. 2 gezeigt ist, hat der erste Leistungsübertragungskörper 38 eine ringartige Platte 381 und einen Außenzylinderabschnitt 382. Der Außenzylinderabschnitt 382 ist einstückig mit dem Innenumfang der ringartigen Platte 381 ausgebildet. Der zweite Leistungsübertragungskörper 39 hat eine ringartige Platte 391 und einen Innenzylinderabschnitt 392. Der Innenzylinderabschnitt 392 ist einstückig mit dem Außenumfang der ringartigen Platte 391 ausgebildet.
Wie dies in der Fig. 1 gezeigt ist, stehen der Außen- und der Innenzylinderabschnitt 382, 392 von dem vorderen Gehäuseelement 12 ab. Der Außenzylinderabschnitt 382 umgibt den Innenzylinderabschnitt 392. Ein erster Drehzulassungsmechanismus ist als ein Paar Radiallager 40, 41 zwischen dem Außenzylinderabschnitt 382 und dem Innenzylinderabschnitt 392 angeordnet. Die Radiallager 40, 41 lassen eine Drehung des ersten und des zweiten Leistungsübertragungskörpers 38, 39 zueinander zu.
Eine Ein-Wege-Kupplung 42 ist zwischen dem Außenzylinderabschnitt 382 und dem Innenzylinderabschnitt 392 sowie zwischen den Radiallagern 40 und 41 angeordnet. Der Riemenaufnahmeabschnitt 353 dient als ein Leistungsaufnahmeabschnitt zum Aufnehmen einer Drehleistung von der Fahrzeugkraftmaschine E, die als eine externe Antriebsquelle dient. Ein durch den Riemenaufnahmeabschnitt 353 umschlossener Bereich wird als ein Drehumschließungsbereich (Drehpfad) bezeichnet. Ein-Wege-Kupplung 42 befindet sich außerhalb des Drehumschließungsbereiches. Gemäß dieser Erfindung bezieht sich der Drehumschließungsbereich auf jenen Bereich, der durch den Leistungsaufnahmeabschnitt umschlossen ist, der durch die Drehleistung gedreht wird, welche durch eine externe Antriebsquelle zugeführt wird.
Die Fig. 3(a) und 3(b) zeigen die Ein-Wege-Kupplung 42, die zwischen dem Außenzylinderabschnitt 382 und dem Innenzylinderabschnitt 392 angeordnet ist. Die Ein-Wege-Kupplung 42 hat ein ringartiges Außengehäuseelement 43 und ein ringartiges Innengehäuseelement 44. Das Außengehäuseelement 43 ist an den Außenzylinderabschnitt 382 gepasst und daran befestigt. Das Innengehäuseelement 44 ist an dem Innenzylinderabschnitt 392 gepasst und daran befestigt. Das Außengehäuseelement 43 umgibt das Innengehäuseelement 44. Aussparungen 431 sind in der Innenfläche des Außengehäuseelements 43 ausgebildet. Die Aussparungen 431 sind in gleichmäßigen Winkelintervallen beabstandet. Ein Wälzkörper 45 und ein Federsitz 46 sind in jeder Aussparung 431 untergebracht. Eine Druckfeder 47 erstreckt sich zwischen dem Wälzkörper 45 und dem Federsitz in jede Aussparung 431.
Eine Leistungsübertragungsfläche 432 ist in jeder Aussparung 431 ausgebildet. Die Druckfeder 47 drückt den Wälzkörper 45 zu der Leistungsübertragungsfläche 432. Wenn sich der erste Leistungsübertragungskörper 38 oder die Riemenscheibe 35 in jener Richtung drehen, die durch einen in der Fig. 3(a) gezeigten Pfeil Q angegeben ist, dann gelangt jeder Wälzkörper 45 in Kontakt mit der entsprechenden Leistungsübertragungsfläche 432, wodurch der Wälzkörper in den Raum zwischen der Leistungsübertragungsfläche 432 und einer Leistungsübertragungsumfangsfläche 441 des Innengehäuseelementes 44 getrieben wird. Dementsprechend drehen sich der zweite Leistungsübertragungskörper 39 und die Drehwelle 18 einstückig mit dem ersten Leistungsübertragungskörper 38. Die Riemenscheiben 35, der erste Leistungsübertragungskörper 38, die Ein-Wege-Kupplung 42 und der zweite Leistungsübertragungskörper 39 bilden einen Leistungsübertragungsmechanismus, der Leistung zu der Drehwelle 18 von der Kraftmaschine E überträgt, die als eine externe Antriebsquelle dient.
Während der erste Leistungsübertragungskörper 38 (die Riemenscheibe 35) sich nicht dreht, wenn der zweite Leistungsübertragungskörper 39 sich in jener Richtung dreht, die durch einen in der Fig. 3(b) gezeigten Pfeil R angegeben ist, dann bewegt sich jeder Wälzkörper 45 von der entsprechenden Leistungsübertragungsfläche 432 weg gegen die Kraft der entsprechenden Druckfeder 47. Daher dreht sich der erste Leistungsübertragungskörper 38 nicht zusammen mit dem zweiten Leistungsübertragungskörper 39. Insbesondere lässt die Ein-Wege- Kupplung 42 die relative Drehung der Drehwelle 18 zu der als ein Rotor dienenden Riemenscheibe 35 in einer Richtung zu (die Richtung, die durch den Pfeil R angegeben ist). Die Ein-Wege- Kupplung 42 verhindert jedoch, dass sich die Drehwelle 18 relativ zu der Riemenscheibe 35 in der anderen Richtung dreht (die Richtung entgegen der Richtung des Pfeils R).
Wie dies in der Fig. 1 gezeigt ist, ist das Stützelement 48 an den zylindrischen Abschnitt 122 des vorderen Gehäuses 12 gepasst. Der Stützkörper 48 weist die Nabe 481 auf. Ein Flansch 482 ist einstückig mit der Nabe 481 ausgebildet. Eine zylindrische Stütze 483 ist einstückig mit dem Außenumfang des Flansches 482 ausgebildet. Die zylindrische Stütze 483 umgibt die Nabe 481 und die zylindrische Nabe 351 der Riemenscheibe 35. Ein Stator 49 ist an dem Außenumfang der zylindrischen Stütze 483 befestigt.
Eine Kunstharzringstütze 50 ist an der Rückseite der ringartigen Platte 391 des zweiten Leistungsübertragungskörpers 39 angebracht. Die Stütze 50 hat eine ringartigen Platte 501 und einen zylindrischen Abschnitt 502, der einstückig mit dem Außenumfang der ringartigen Platte 501 ausgebildet ist. Ein Rotor 51 ist an der Innenfläche des zylindrischen Abschnitts 502 befestigt. Der Stator 49, der Rotor 51 und die Stützen 48, 50 bilden einen Motor/Generator MG, der als ein Elektromotor und als ein Generator dient. Der Motor/Generator MG, der als eine elektrische Geräteeinheit dient, ist innerhalb jenes Bereiches angeordnet, der durch den Riemenaufnahmeabschnitt 353 umschlossen ist, der als ein Leistungsaufnahmeabschnitt dient, oder er ist innerhalb des Drehumschließungsbereiches des Riemenaufnahmeabschnitts 353 angeordnet.
Der Stator 49 hat eine Spule 491, die mit der Batterie 53 durch die Treiberschaltung 52 elektrisch verbunden ist. Die Treiberschaltung 52 nimmt Befehlssignale von der Steuervorrichtung C auf. Die Steuervorrichtung C befielt der Antriebsschaltung 52 entweder eine Ladesteuerung der Batterie 53 durch die Spule 491 über die Treiberschaltung 52 oder eine Stromzufuhr zu der Spule 491 durch die Batterie 53 über die Treiberschaltung 52.
Wenn die Kraftmaschine E arbeitet, dann dreht sich die Riemenscheibe 35 in jener Richtung, die durch den in der Fig. 3(a) gezeigten Pfeil Q angegeben ist. In diesem Zustand dreht sich die Drehwelle 18 ebenfalls in der Richtung des Pfeils Q. Daher dreht sich der Rotor 51 in der gleichen Richtung, um eine Stromerzeugung durch die Spule 491 zu bewirken. Die Steuervorrichtung C befielt der Treiberschaltung 52 die Ladesteuerung der Batterie 53 durch die Spule 491 über die Treiberschaltung 52. Der durch die Spule 491 erzeugte elektrische Strom wird über die Treiberschaltung 52 der Batterie 53 zugeführt, und die Batterie 53 wird geladen.
Wenn die Kraftmaschine E nicht arbeitet, dann bestimmt die Steuervorrichtung C auf der Grundlage von Temperaturinformationen von dem Temperaturdetektor 55, ob die Fahrgastzelle gekühlt werden muss. Dementsprechend steuert die Steuervorrichtung C den von der Batterie 53 zu der Spule 491 zugeführten elektrischen Strom. Wenn die Kühlung erforderlich ist, dann führt die Steuervorrichtung C elektrischen Strom von der Batterie 53 der Spule 491 zu, wodurch sich der Rotor 51 in der durch den in der Fig. 3(b) angegebenen Pfeil R dreht. Die Drehung des Rotors 51 dreht die Drehwelle 18, was einen Betrieb des Verdichters ermöglicht, auch wenn die Kraftmaschine E nicht arbeitet.
Das erste Ausführungsbeispiel die folgenden Vorteile.
(1-1) Die Nennlast der Radiallager 40, 41, die sich zwischen der Riemenscheibe 35 und der Drehwelle 18 befinden, muss erhöht werden, wenn sich die an den Lagern 40, 41 bewegende Last erhöht. Wenn die Nennlast erhöht ist, dann sind die Größe und die Kosten der Radiallager 40, 41 größer. Aufgrund der Bedingungen seitens des Fahrzeugs muss verhindert werden, dass sich die Größe eines Fahrzeugverdichters vergrößert, der als eine Drehvorrichtung dient.
Da die Riemenscheibe 35 durch den zylindrischen Abschnitt 122 des vorderen Gehäuseelementes 12 mit dem Radiallager 36 gestützt ist, wird die auf die Riemenscheibe 35 wirkende Last nicht vollständig von den Radiallagern 40, 41 aufgenommen. Daher muss die Nennlast der Radiallager 40, 41, die zwischen der Riemenscheibe 35 und der Drehwelle 18 angeordnet sind, nicht so groß sein, um die gesamte auf die Riemenscheibe 35 wirkende Last aufzunehmen. Somit müssen die Radiallager 40, 41 nicht groß und kostspielig sein. Dies ist zum Reduzieren der Größe und der Kosten des Verdichters wirksam, der als eine Drehvorrichtung dient.
(1-2) der Motor/Generator MG dient als ein Elektromotor und dreht die Drehwelle 18 je nach Bedarf, auch wenn die Kraftmaschine E nicht arbeitet. Daher wird die Fahrgastzelle gekühlt, auch wenn die Kraftmaschine E nicht arbeitet.
(1-3) Wenn die Ein-Wege-Kupplung 42 in dem Drehumschließungsbereich des Riemenaufnahmeabschnitts 353 angeordnet ist, dann kann der Motor/Generator MG innerhalb des Drehumschließungsbereiches des Riemenaufnahmeabschnitts 353 angeordnet werden. Jedoch würde dieser Aufbau den Raum für den Motor/Generator MG in dem Drehumschließungsbereich des Riemenaufnahmeabschnitts 353 reduzieren, und ein Motor/Generator MG mit größerer Leistung kann nicht verwendet werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Ein-Wege- Kupplung 42 außerhalb des Drehumschließungsbereiches des Riemenaufnahmeabschnitts 353. Dieser Aufbau vergrößert den Raum für den Motor/Generator MG in dem Drehumschließungsbereich des Riemenaufnahmeabschnitts 353 und lässt daher einen größeren Motor/Generator MG mit größerer Leistung zu, der in dem Drehumschließungsbereich des Riemenaufnahmeabschnitts 353 anzuordnen ist. Und zwar kann die Leistung des Motor/Generator MG erhöht werden, ohne das sich die Größe des Verdichters vergrößert, da die Ein-Wege-Kupplung 42 außerhalb des Drehumschließungsbereiches der Riemenscheibe 35 angeordnet ist.
(1-4) Bei dem Verdichter mit variablen Hub gemäß dem vorstehend dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Auslassventil 29 geschlossen, wenn die Taumelscheibe 20 an der minimal geneigten Winkelposition ist, um die Zirkulation des Kühlmittels in der externen Kühlschaltung 25 zu stoppen. In diesem Zustand wird die Drehleistung von der Kraftmaschine E zu der Drehwelle 18 übertragen, und die Drehwelle 18 dreht sich. Wenn das Kühlmittel in der externen Kühlschaltung 25 nicht zirkuliert oder wenn es keinen Kühlvorgang gibt, dann nimmt der Verdichter vorzugsweise das kleinstmögliche Moment auf. Wenn das Kühlmittel in der externen Kühlschaltung 25 nicht zirkuliert, dann nimmt der Verdichter gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ein außergewöhnlich kleines Moment auf.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ein-Wege- Kupplung 42 zwischen der Kraftmaschine E und der Drehwelle 18 angeordnet. Verglichen mit jenem Fall, bei dem eine Elektromagnetkupplung verwendet wird, ist der Verdichter gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kleiner und leichter. Da der Verdichter gemäß dem Ausführungsbeispiel keine Elektromagnetkupplung hat und die Zirkulation des Kühlmittels in der externen Kühlschaltung stoppt, wenn die Taumelscheibe 20 an der minimal geneigten Winkelposition ist, ist die vorliegende Erfindung für den Verdichter geeignet.
(1-5) Die Riemenscheibe 35, die Leistungsübertragungskörper 38, 39 sowie die Stützen 48, 50 bestehen aus Kunstharz, wodurch das Gewicht des Verdichters reduziert wird.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschrieben.
Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen werden für Bauteile verwendet, die gleich oder ähnlich sind wie die entsprechenden Bauteile des ersten Ausführungsbeispieles.
Eine Drehung der Riemenscheibe 35 wird zu der Drehwelle 18 durch einen Leistungsübertragungskörper 38A übertragen. Der Leistungsübertragungskörper 38A hat einen Außenübertragungsring 56, einen Innenübertragungsring 57 und einen Gummistoßdämpferring 58, der zwischen dem Außenübertragungsring 56 und dem Innenübertragungsring 57 angeordnet ist. Der Stoßdämpferring 58 ist in das Innere des Außenübertragungsrings 56 und um den Innenübertragungsring 57 gepasst. Der Stoßdämpferring 58 ist ein Stoßdämpferkörper, der in dem Leistungsübertragungspfad zwischen der Riemenscheibe 35 und der Ein-Wege-Kupplung 42 angeordnet ist.
Der Stoßdämpferring 58 reduziert die Schwankungen des Moments, das von der Drehwelle 18 zu der Kraftmaschine E übertragen wird. Der Stoßdämpferring 58 ist stromaufwärts von der Ein-Wege- Kupplung 42 in dem Leistungsübertragungspfad angeordnet. Somit wird der größte Teil der auf die Riemenscheibe 35 wirkenden Last durch das Radiallager 36 aufgenommen. Daher ist die Nennlast der Radiallager 40, 41, die zwischen der Riemenscheibe 35 und der Drehwelle 18 angeordnet sind, kleiner als bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Dies lässt eine weitere Reduzierung der Größen der Radiallager 40, 41 zu.
Außerdem richtet der Stoßdämpferring 58 automatisch die Drehachse der Drehwelle 18 zu der Achse des Radiallagers 36 aus. Wenn der Verdichter montiert wird, muss daher die Ausrichtung der Achse der Drehwelle 18 und der Achse des Radiallagers 36 nicht so genau sein.
Bei einem in der Fig. 6 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel können ein Stator 49A und ein Rotor 51A außerhalb des Drehumschließungsbereiches des Riemenaufnahmeabschnitts 353 angeordnet sein. Der Stator 49A und Rotor 51A sind Bestandteil eines Motor/Generators MGA, und sie sind in einer Abdeckung 60 für eine Leistungsübertragung untergebracht. Eine Riemenscheibe 35A ist durch den zylindrischen Abschnitt 122 des vorderen Gehäuseelementes 12 mit einem Radiallager 59 gestützt. Eine Drehung der Riemenscheibe 35A wird zu der Drehwelle 18 durch den Stoßdämpferring 58A, die Ein-Wege-Kupplung 42 und die Abdeckung 60 übertragen.
Das dritte Ausführungsbeispiel hat die Vorteile (1-1), (1-2) und (1-4) des ersten Ausführungsbeispieles.
Ein viertes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 7 beschrieben. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen bezeichnen jene Bauteile, die ähnlich oder gleich wie die entsprechenden Bauteile des ersten Ausführungsbeispiels sind.
Ein zweiter Leistungsübertragungskörper 39B ist an die Drehwelle 18 geschraubt und stützt den Rotor 51. Ein scheibenförmiger erster Leistungsübertragungskörper 38B ist an der Riemenscheibe 35 befestigt. Axiallager 61, 62 sind zwischen dem ersten Leistungsübertragungskörper 38B und dem zweiten Leistungsübertragungskörper 39B angeordnet. Außerdem ist eine Ein-Wege-Kupplung 42B zwischen dem ersten Leistungsübertragungskörper 38B und dem zweiten Leistungsübertragungskörper 39B angeordnet. Eine Drehung der Riemenscheibe 37 wird zu der Drehwelle 18 durch den ersten Leistungsübertragungskörper 38B, die Ein-Wege-Kupplung 42B und den zweiten Leistungsübertragungskörper 39B übertragen. Die Ein- Wege-Kupplung 42B hat die gleiche Funktion wie jene Ein-Wege- Kupplung 42 des ersten bis dritten Ausführungsbeispiels.
Das vierte Ausführungsbeispiel hat die Vorteile (1-1), (1-2) und (1-4) des ersten Ausführungsbeispiels.
Für einen Fachmann ist klar, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Insbesondere ist klar, dass die Erfindung in den folgenden Ausführungsformen ausgeführt werden kann.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann eines der Radiallager 40, 41 weggelassen werden.
Die elektrische Geräteeinheit kann nur als ein Elektromotor dienen.
Die elektrische Geräteeinheit kann nur als ein Generator dienen.
Die elektrische Geräteeinheit kann außerhalb des Drehumschließungsbereiches des Riemenaufnahmeanschnitts 353 und an einer näheren Position zu dem vorderen Gehäuseelement 12 als der Riemenaufnahmeabschnitt 353 angeordnet sein.
Die vorliegende Erfindung kann auf einen Verdichter mit variablem Hub abgewendet werden, bei dem eine Zirkulation vom Kühlmittel in der externen Kühlschaltung 25 nicht gestoppt wird, wenn sich die Drehwelle 18 dreht und die Taumelscheibe 20 an der minimal geneigten Winkelposition ist.
Die vorliegende Erfindung kann auf einen Verdichter außer jenem des dargestellten Ausführungsbeispieles angewendet werden. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung auf einen Spiralverdichter oder auf einen Flügelverdichter angewendet werden.
Die vorliegende Erfindung kann auf irgendeine Drehvorrichtung außer Verdichter angewendet werden, solange die Drehvorrichtung eine elektrische Geräteeinheit aufweist, die zumindest als ein Elektromotor zum Antreiben einer Drehwelle oder als ein Generator dient, und solange sie einen Leistungsübertragungsmechanismus zum Übertragen von Leistung zu der Drehwelle von einem Rotor aufweist, der Leistung von einer externen Antriebsquelle aufnimmt.
Daher sollen die gegenwärtigen Beispiele und Ausführungsbeispiele der Darstellung dienen und nicht einschränkend sein, und die Erfindung ist nicht auf die hierbei gegebenen Einzelheiten beschränkt, sondern sie kann innerhalb des Umfangs und der Äquivalenz der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden.
Wenn eine elektrische Geräteeinheit (MG, MGA) als ein Elektromotor dient, dann wird eine Drehwelle (18) durch einen elektrischen Strom gedreht, der der elektrischen Geräteeinheit zugeführt wird. Wenn die elektrische Geräteeinheit (MG, MGA) als ein Generator dient, dann erzeugt der Generator einen elektrischen Strom, wenn sich die Drehwelle (18) dreht. Ein erster Drehzulassungsmechanismus (40, 41) ist zwischen dem Rotor (35) und der Drehwelle (18) angeordnet, um eine Drehung des Rotors zu der Drehwelle (18) zuzulassen. Eine Ein-Wege-Kupplung (42, 42B) ist zwischen dem Rotor (35) und der Drehwelle (18) angeordnet. Die Ein-Wege-Kupplung (42, 42B) lässt eine Drehung der Drehwelle (18) relativ zu dem Rotor (35) in eine Richtung zu, und sie verhindert eine Drehung der Drehwelle (18) relativ zu dem Rotor (35) in der anderen Richtung. Ein zweiter Drehzulassungsmechanismus (36) ist zwischen dem Gehäuse (12) und dem Rotor (35) angeordnet. Der zweite Drehzulassungsmechanismus (36) lässt eine relative Drehung des Rotors (35) zu dem Gehäuse (11, 12) zu. Von der externen Antriebsquelle (E) zu dem Rotor (35) übertragene Leistung wird zu der Drehwelle (18) durch die Ein-Wege-Kupplung (42, 42B) übertragen. Der Rotor ist durch das Gehäuse (11, 12) mit dem zweiten Drehzulassungsmechanismus (36) gestützt.

Claims

1. Drehvorrichtung mit einem Gehäuse (11, 12), einer Drehwelle (18), die in dem Gehäuse angeordnet ist, einer elektrischen Geräteeinheit (MG, MGA), die zumindest als ein Elektromotor oder als ein Generator dient, und einem
Leistungsübertragungsmechanismus (35, 38, 39) zum Übertragen von Leistung von einer externen Antriebsquelle (E) zu der Drehwelle (18) durch einen Rotor (35), wobei die Drehwelle (18) durch einen der elektrischen Geräteeinheit zugeführten elektrischen Strom gedreht wird, wenn die elektrische Geräteeinheit (MG, MGA) als der Elektromotor dient, und wobei der Generator einen elektrischen Strom erzeugt, wenn sich die Drehwelle (18) dreht und die elektrische Geräteeinheit (MG, MGA) als der Generator dient, und die Drehvorrichtung ist
gekennzeichnet durch
einen ersten Drehzulassungsmechanismus (40, 41), der zwischen dem Rotor (35) und der Drehwelle (18) angeordnet ist, um eine relative Drehung des Rotors zu der Drehwelle zuzulassen;
eine Ein-Wege-Kupplung (42, 42B), die zwischen dem Rotor (35) und der Drehwelle (18) angeordnet ist, wobei die Ein-Wege- Kupplung (42, 42B) eine relative Drehung der Drehwelle (18) zu dem Rotor (35) in einer Richtung zulässt und eine relative Drehung der Drehwelle (18) zu dem Rotor (35) in der anderen Richtung verhindert; und
einen zweiten Drehzulassungsmechanismus (36), der zwischen dem Gehäuse (12) und dem Rotor (35) angeordnet ist, um eine relative Drehung des Rotors (35) zu dem Gehäuses (11, 12) zuzulassen;
wobei von der externen Antriebsquelle (E) zu dem Rotor (35) übertragene Leistung zu der Drehwelle (18) über die Ein-Wege- Kupplung (42, 42B) übertragen wird, und wobei der Rotor durch das Gehäuse (11, 12) mit dem zweiten Drehzulassungsmechanismus (36) gestützt ist.

2. Drehvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Geräteeinheit (MG, MGA) zumindest als der Elektromotor dient.

3. Drehvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (35) einen Leistungsaufnahmeabschnitt (353) an dem Außenumfangsabschnitt aufweist, wobei die Ein-Wege-Kupplung (42, 42B) außerhalb des Drehpfads des Leistungsaufnahmeabschnitts (353) angeordnet ist.

4. Drehvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastischer Stoßdämpferkörper (58, 58A) in einem Leistungsübertragungspfad zwischen dem Rotor (35) und der Ein- Wege-Kupplung (42, 42B) angeordnet ist.

5. Drehvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehvorrichtung ein Verdichter mit variablem Hub ist, dessen Hub variabel steuerbar ist.

6. Drehvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter eine Taumelscheibe (20), die in einer Steuerdruckkammer (121) angeordnet ist, und eine Vielzahl Kolben (22) aufweist, die um die Drehwelle (18) angeordnet sind, wobei sich die Taumelscheibe (20) einstückig mit der Drehwelle (18) dreht und sich bezüglich dieser neigt, wobei sich die Kolben (22) entsprechend dem Neigungswinkel der Taumelscheibe (20) hin- und herbewegen, wobei der Neigungswinkel der Taumelscheibe (20) durch Steuern des Drucks in der Steuerdruckkammer (121) gesteuert wird.

7. Drehvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zirkulation von Kühlmittel in einer externen Kühlschaltung gestoppt wird, wenn die Taumelscheibe (20) an einer minimal geneigten Winkelposition ist, während sich die Drehwelle (18) dreht.