JP2004144048A

JP2004144048A - ハイブリッドコンプレッサ

Info

Publication number: JP2004144048A
Application number: JP2002311647A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Iwanami; 岩波　重樹; Keiichi Uno; 宇野　慶一
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】駆動源から圧縮機への駆動力の変速を可能とするものにおいて、軸方向寸法の小型化を可能とするハイブリッドコンプレッサを提供する。
【解決手段】流体を吸入圧縮する圧縮機１４０と、外部駆動源の駆動力を断続手段１２０を介して圧縮機１４０に伝達する外部駆動部１１０と、モータ１３０の駆動力を減速して圧縮機１４０に伝達する変速機構１６０とを有し、外部駆動部１１０あるいはモータ１３０のいずれかを駆動源として圧縮機１４０が作動されるハイブリッドコンプレッサにおいて、変速機構１６０をモータ１３０の内方に配設する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイドルストップ車両やハイブリッド車両に搭載される冷凍サイクル装置に適用して好適なハイブリッドコンプレッサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省燃費の観点よりいわゆるアイドルストップ車両やハイブリッド車両が市場に投入される例が有る。これらの車両においては、走行状態（アイドルストップ車両では一時停車時、ハイブリッド車両では一時停車時、発進時、低速走行時等）に応じてエンジンを停止させるようにしているため、エンジンの駆動力を受けて作動する冷凍サイクル装置内の圧縮機も停止することになり、エンジン停止中は冷房装置として作動しないことになる。
【０００３】
この解決策として例えば、特許文献１に示すようなハイブリッドコンプレッサが知られている。即ち、このハイブリッドコンプレッサにおいては、エンジンの回転が伝達されるプーリと圧縮機とを電磁クラッチを介して連結させ、また圧縮機の回転軸にモータを連結させている。更に、プーリあるいはモータの駆動力を変速して圧縮機に伝達する変速機構を有している。
【０００４】
これにより、エンジン停止時には電磁クラッチをＯＦＦにして、モータの駆動力によって圧縮機を作動させることができ、エンジン停止時においても冷凍サイクル装置を作動させ、冷房機能を果たすようにしている。そして、プーリあるいはモータの駆動力を変速して圧縮機に伝達することで、各駆動源および圧縮機の各特性を相互に調和させるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−９３８７６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１における従来技術では、プーリ、モータ、圧縮機が軸方向に直列に配置される中で、更に変速機構をプーリとモータとの間に介在させるようにしているので、軸方向寸法が長くなり、例えば車両への搭載性の悪化を招いていた。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、駆動源から圧縮機への駆動力の変速を可能とするものにおいて、軸方向寸法の小型化を可能とするハイブリッドコンプレッサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、流体を吸入圧縮する圧縮機（１４０）と、外部駆動源の駆動力を断続手段（１２０）を介して圧縮機（１４０）に伝達する外部駆動部（１１０）と、モータ（１３０）の駆動力を減速して圧縮機（１４０）に伝達する変速機構（１６０）とを有し、外部駆動部（１１０）あるいはモータ（１３０）のいずれかを駆動源として圧縮機（１４０）が作動されるハイブリッドコンプレッサにおいて、変速機構（１６０）は、モータ（１３０）の内方に配設されたことを特徴としている。
【００１０】
これにより、変速機構（１６０）に必要とされる寸法分をモータ（１３０）部分で吸収することができるので、軸方向寸法の小型化が可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、変速機構（１６０）は、モータ（１３０）のロータ部（１３４）に組み込まれたことを特徴としている。
【００１２】
これにより、変速機構（１６０）をロータ部（１３４）の回転部材として共用でき、変速機構（１６０）の設定が容易にできる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、変速機構（１６０）は、遊星歯車（１６０）であり、遊星歯車（１６０）を構成する歯車（１６３）の一部には、永久磁石（１３４ａ）が設けられてロータ部（１３４）を成すことを特徴としている。
【００１４】
これにより、例えば遊星歯車（１６０）のリングギヤ（１６３）に永久磁石（１３４ａ）を設けることでモータ（１３０）のロータ部（１３４）として形成できる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、圧縮機（１４０）は、スクロール式圧縮機（１４０）としたことを特徴としている。
【００１６】
これにより、圧縮機（１４０）を構成するスクロール（１４４、１４５）によって、もともと大径となるスクロール式圧縮機（１４０）では、モータ（１３０）内方への変速機構（１６０）の設置が容易となり、軸方向寸法の小型化に用いて好適である。
【００１７】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図４に示し、まず、具体的な構成について図１、図２を用いて説明する。
【００１９】
ハイブリッドコンプレッサ１００は、走行中に一時停車した時に車両エンジン（以下、エンジン）が停止されるいわゆるアイドルストップ車両に搭載される冷凍サイクル装置に適用され、この冷凍サイクル内の冷媒（流体）を吸入して高温高圧に圧縮するものである。
【００２０】
ハイブリッドコンプレッサ１００は、主にプーリ１１０、電磁クラッチ１２０、モータ１３０、圧縮機１４０および遊星歯車１６０から成る。
【００２１】
外部駆動部としてのプーリ１１０は、モータハウジング１３１に固定されたプーリ軸受け１１１によって回転可能に支持され、エンジンの駆動力がベルト（図示せず）を介して伝達され回転駆動するようにしている。プーリ１１０の中心部には駆動軸１１２が設けられており、この駆動軸１１２は、モータハウジング１３１に固定された軸受け１１３によって回転可能に支持されている。
【００２２】
断続手段としての電磁クラッチ１２０は、後述する圧縮機１４０に伝達されるエンジンの駆動力を断続するものであり、モータハウジング１３１に固定されるコイル１２１とハブ１２２とから成る。そして、ハブ１２２はナット１２３によって駆動軸１１２に固定されている。周知のように電磁クラッチ１２０は、コイル１２１に通電されるとハブ１２２がプーリ１１０に吸着されエンジンの駆動力を駆動軸１１２に伝達する（クラッチＯＮ）。逆にコイル１２１への通電を遮断するとハブ１２２はプーリ１１０から離れ、エンジンの駆動力は切り離される（クラッチＯＦＦ）。
【００２３】
モータ１３０は交流３相モータであり、モータハウジング１３１の内周面に固定されコイル１３５ａが設けられたステータ部１３５と、後述する遊星歯車１６０が組み込まれ、そのリングギヤ１６３の外周部に永久磁石１３４ａが設けられたロータ部１３４とから成る。そして、電源としてのバッテリ（図示せず）からの電力がインバータ（図示せず）を通してステータ部１３５のコイル１３５ａに供給されることによりロータ部１３４は回転駆動される。
【００２４】
圧縮機１４０は、ここでは１回転当りの吐出容量が所定値として設定されている固定容量型圧縮機、更に具体的には周知のスクロール式圧縮機としており、圧縮機ハウジング１４１に固定される固定スクロール１４４と、圧縮機軸１４２の反プーリ側に設けられた偏心部１４２ａおよび自転防止機構１４６によって公転する可動スクロール１４５とを有している。圧縮機軸１４２は、駆動軸１１２と同一軸線上で連結されており、モータ１３０と圧縮機１４０との間を仕切る仕切り板１３１ａに固定された軸受け１４３によって回転可能に支持されている。そして、図示しない吸入ポートから吸入される冷媒を圧縮室１４７で圧縮し、吐出室１４８を経て圧縮機ハウジング１４１に設けられた吐出ポート１４１ａから吐出するようにしている。
【００２５】
更に、モータ１３０の内方には変速機構としての遊星歯車１６０が設けられている。遊星歯車１６０は、周知のものであって、中心部に設けられたサンギヤ１６１と、サンギヤ１６１の外周で自転しつつ公転するピニオンギヤ１６２ａに連結されるプラネタリーキャリヤ１６２と、ピニオンギヤ１６２ａの更に外周に設けられたリング状のリングギヤ１６３とから成る。
【００２６】
ここでは、サンギヤ１６１は、仕切り板１３１ａに固定され、プラネタリーキャリヤ１６２は、後述する一方向クラッチ１５０を介して圧縮機軸１４２に接続されている。また、リングギヤ１６３は、仕切り板１３１ａに固定された軸受け１３３によって回転可能に支持され、上記したようにその外周部には永久磁石１３４ａが設けられている。このように、遊星歯車１６０は、モータ１３０のロータ部１３４に組み込まれるように構成されている。
【００２７】
一方向クラッチ１５０は、圧縮機軸１４２およびプラネタリーキャリヤ１６２の回転駆動を規制するものであり、プラネタリーキャリヤ１６２は、圧縮機軸１４２に対してプーリ１１０の回転方向（正回転方向）には噛み合い状態となって圧縮機軸１４２と共に回転駆動するが、逆に圧縮機軸１４２に対して逆回転方向には空回り状態となる（プラネタリーキャリヤ１６２が停止している時に圧縮機軸１４２がプーリ１１０と共に回転するとプラネタリーキャリヤ１６２は空回り状態となる）。
【００２８】
次に、上記構成に基づくハイブリッドコンプレッサ１００の作動について、図３、図４を用いて説明する。
【００２９】
まず、エンジン作動（図３中のｂ）により車両が走行している場合（図３中のａ）は、電磁クラッチ１２０がＯＮ（図３中のｃ）され、エンジンの駆動力はプーリ１１０に伝達される。更にこの駆動力は、駆動軸１１２から圧縮機軸１４２を経て圧縮機１４０に伝達され、圧縮機１４０が作動される。尚、エンジン回転数をＮｅ、プーリ比をＸｐ、圧縮機回転数をＮｃとすると、プーリ回転数ＮｐはＸｐ×Ｎｅであり、Ｎｃ＝Ｎｐ＝Ｘｐ×Ｎｅとなる（図３中のｅ）。
【００３０】
この時、一方向クラッチ１５０によって、遊星歯車１６０のプラネタリーキャリヤ１６２は空回り状態となり、モータ１３０は非作動状態が維持される（図３中のｄ）。
【００３１】
そして、車両が一時停車し（図３中のａ１）、アイドルストップ機能によりエンジンが停止（図３中のｂ１）すると、電磁クラッチ１２０はＯＦＦ（図３中のｃ１）され、モータ１３０が作動（図３中のｄ１）される。即ち、ロータ部１３４（遊星歯車１６０のリングギヤ１６３）が回転駆動し、これに対応するプラネタリーキャリヤ１６２が回転駆動する。すると、プラネタリーキャリヤ１６２は、一方向クラッチ１５０によって圧縮機軸１４２と噛み合い、モータ１２０の駆動力は圧縮機１４０に伝達され、圧縮機１４０が作動される。そして、エンジン停止時の冷房機能が確保される。
【００３２】
この時、図４の共線図に示すように、圧縮機１４０は、モータ１３０に対して、リングギヤ１６３とプラネタリーキャリヤ１６２とのギヤ比Ｘｇ分だけ減速されて作動する。即ち、モータ回転数をＮｍとすると、圧縮機回転数Ｎｃ＝Ｘｇ×Ｎｍとなる（図３中のｅ１）。このモータ回転数Ｎｍとギヤ比Ｘｇを適切に選定することで、圧縮機１４０の冷媒吐出量が確保される。また、モータ１３０の駆動力（回転数）を減速して圧縮機１４０に伝達することで、モータ１３０を高回転、低トルク型として小型化、低コスト化を可能としている。
【００３３】
以上のように、本発明においてはモータ１３０の駆動力を減速して圧縮機１４０に伝達するための変速機構１６０をモータ１３０の内方に配設しているので、変速機構１６０に必要とされる寸法分をモータ１３０部分で吸収することができ、軸方向寸法の小型化が可能となる。
【００３４】
具体的には、変速機構として遊星歯車１６０を用いて、ロータ部１３４に組み込むようにしているので、リングギヤ１６３をロータ部１３４の回転部材として共用でき、変速機構１６０の設定が容易にできる。
【００３５】
また、圧縮機１４０を構成するスクロール１４４、１４５によって、もともと大径となるスクロール式圧縮機１４０を用いているので、モータ１３０内方への変速機構１６０の設置が容易となる。
【００３６】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態では変速機構として遊星歯車１６０を適用するものとして説明したが、遊星歯車１６０に代えて遊星ローラやディファレンシャルギヤ等としても良い。
【００３７】
また、圧縮機１４０は、固定容量型のものの中でもスクロール式のものに限らず、ピストン式やロータリ式のもの等としても良い。
【００３８】
更に、対象とする車両としては、走行用モータを有し、走行中においても所定の走行条件に応じてエンジンが停止されるいわゆるハイブリッド車両としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態におけるハイブリッドコンプレッサを示す断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ部の断面図である。
【図３】ハイブリッドコンプレッサ作動時における（ａ）は車速、（ｂ）はエンジン回転数、（ｃ）は電磁クラッチのＯＮ−ＯＦＦ状態、（ｄ）はモータ回転数、（ｅ）は圧縮機回転数を示すタイムチャートである。
【図４】モータおよび圧縮機の作動回転数を示す共線図である。
【符号の説明】
１００　ハイブリッドコンプレッサ
１１０　プーリ（外部駆動部）
１２０　電磁クラッチ（断続手段）
１３０　モータ
１３４　ロータ部
１３４ａ　永久磁石
１４０　圧縮機
１６０　遊星歯車（変速機構）
１６３　リングギヤ

Claims

流体を吸入圧縮する圧縮機（１４０）と、
外部駆動源の駆動力を断続手段（１２０）を介して前記圧縮機（１４０）に伝達する外部駆動部（１１０）と、
外部電源の電力を受けて回転駆動するモータ（１３０）と、
前記モータ（１３０）の駆動力を減速して前記圧縮機（１４０）に伝達する変速機構（１６０）とを有し、
前記外部駆動部（１１０）あるいは前記モータ（１３０）のいずれかを駆動源として前記圧縮機（１４０）が作動されるハイブリッドコンプレッサにおいて、
前記変速機構（１６０）は、前記モータ（１３０）の内方に配設されたことを特徴とするハイブリッドコンプレッサ。
前記変速機構（１６０）は、前記モータ（１３０）のロータ部（１３４）に組み込まれたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドコンプレッサ。
前記変速機構（１６０）は、遊星歯車（１６０）であり、
前記遊星歯車（１６０）を構成する歯車（１６３）の一部には、永久磁石（１３４ａ）が設けられて前記ロータ部（１３４）を成すことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッドコンプレッサ。
前記圧縮機（１４０）は、スクロール式圧縮機（１４０）としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のハイブリッドコンプレッサ。