CN111734629A - 带电双驱汽车空调压缩机减速离合机构与电机传动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带电双驱汽车空调压缩机减速离合机构与电机传动装置，结构包括壳体内同轴依次安装设置有涡旋盘部分、电机部分、行星减速器部分、棘轮离合器和电磁离合器，实现了电机驱动和内燃机驱动共用一个涡旋压缩机构，两种驱动方式能够自由切换且独立运作，解决了汽车空调压缩机因发动机驻车熄火而汽车空调停止工作的问题，且该机构整体结构设计紧密合理、体积小、重量轻便，适合车用空调压缩机的使用条件。
Description
技术领域
本发明涉及车用空调压缩机技术领域，具体地说是一种带电双驱汽车空调压缩机减速离合机构与电机传动装置。
背景技术
在传统汽车中，空调压缩机由连接至内燃发动机的皮带轮带动，并且多采用开启式活塞或涡旋压缩机。在这种情况下，压缩机的转速由发动机的转速所决定，因此此有速比固定的特点。在纯电动汽车中，一般由高压（300V左右）的电动压缩机为主流配置，通常将电机与压缩机做成半封闭形式。在这种情况下，压缩机的功率完全由电机控制。在混合动力汽车中，特别是各种强混或弱混的混合动力汽车中，任何以上两种压缩机都不是最佳配置，不能解决功能与效率的配合问题，尤其在卡车休息时能实现空调压缩机的运转，是本领域技术人员需要付出劳动去提升的技术关键。
专利2018112154475，可分离与结合的发动机用空气压缩机传动装置及传动方法，包括：空气压缩机齿轮装置和空气压缩机装置；空气压缩机齿轮装置中的轴承座安装在发动机齿轮室上，滚针轴承和球轴承安装在轴承座内孔中，空气压缩机齿轮安装在滚针轴承和球轴承的内孔中，滚针轴承内圈紧贴在空气压缩机齿轮安装的端面上，滚针轴承和球轴承之间安装有隔套，滚动轴承用锁紧垫圈和锁紧螺母安装在球轴承的内圈后端；空气压缩机齿轮后端为十字齿；轴承座后端与空气压缩机装置相连接。在需要使用空气压缩机时，可使空气压缩机运转，不需要使用空气压缩机时，可使空气压缩机停止运转，从而延长了空气压缩机的使用寿命和降低了发动机的燃油消耗，此案有效操控了空气压缩机的停止和运转，但结构设计与本案设计原理完全不同。
再如现有电机转子与传动轴是通过键槽或者过盈配合直接输出扭矩产生动力。也有传动轴前端增加减速机构，使电机输出的转速降低扭矩增大。缺点：现有的电机传动轴为实心或者是空心，传动轴中间的位置没有利用起来。靠电机转子传动轴直接输出扭矩的，没有起到减速增加扭矩的作用；经过减速机构后输出扭矩，虽然具有减速增加扭矩的作用，但是电机副传动轴与动力输出主传动轴是分开的不在同一根轴上，主传动轴对副传动轴没有支撑也不能实现减速构工作的同时起到离合作用。
因此本领域技术人员还应及时解决上述问题，为市场需要提供更多的选择。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种带电双驱汽车空调压缩机减速离合机构与电机传动装置，其结构设计合理，该机构的电机驱动和内燃机驱动共用一个涡旋压缩机构，使得该机构结构紧密合理，体积小、重量轻便，适合车用空调压缩机的使用条件；电机驱动和内燃机驱动一体式结构，两种驱动方式能够自由切换且独立运作，从而解决汽车空调压缩机因发动机熄火而汽车空调停止工作的问题以及皮带轮和电机共用一个涡旋压缩机构，运用棘轮阻尼离合器的单向运动特性，避免了电机转子产生的反电动势对控制系统的冲击；在内燃机驱动时电机转子静止，有效避免了电机转子跟随转动而产生的反电动势对控制系统的冲击；并且棘轮阻尼离合器的棘爪没有撞击棘轮表面，使得内燃机动力转速不受传统棘轮离合器转速限制条件，不额外损耗功率，实现节能目的；行星减速机构改变了电机高转速低扭矩的特性，使之输出了低转速高扭矩，从而更接近内燃机动力条件，实现共用一个涡旋压缩机构的目的。
本发明是通过以下技术方案来实现：一种带电双驱汽车空调压缩机减速离合机构与电机传动装置，其特征在于，结构包括壳体（1）、前端盖（10）、后端盖（11）组成的型腔内同轴依次安装设置有涡旋盘部分（3）、电机部分（4）、行星减速器部分（5）、棘轮离合器部分（6）和型腔外的电磁离合器（7），其中电机部分（4）通过行星减速器（5）与棘轮离合器部分（6）连接，电磁离合器（7）的带轮与燃油机的带轮（9）通过皮带连接，电磁离合器（7）的吸盘与主传动轴（2）一端连接，主传动轴（2）另一端与涡旋盘部分（3）连接。
作为优选，涡旋盘部分（3）的静盘（31）与动盘（32）互相咬合设计，静盘（31）与后端盖（11）连接，并形成压缩室。动盘（32）与主传动轴（2）偏心位通过轴承滚动连接，主传动轴（2）旋转带着动盘（32）相对静盘（31）有规律运动，把空气压缩至压缩室。涡旋盘部分（3）为空调压缩机的气体压缩部分。
作为优选，电机部分（4）包括永磁同步电机组的定子组（41）和转子组（42），定子组（41）与壳体（1）型腔内壁固定连接，转子组（42）与太阳轮齿轴（8）连接，主传动轴（2）穿过中空的太阳轮齿轴（8）；
定子绕组通电时，使得转子组（42）和太阳轮齿轴（8）绕主传动轴（2）旋转；永磁同步电机组为电能转化为机械能部分；通过控制电能的接通和关闭可以选择性的向压缩机提供动力。
作为优选，行星减速器（5）的外齿圈与壳体（1）型腔内壁固定连接，太阳轮齿轴（8）与转子组（42）连接，多个行星轮环绕太阳轮齿轴（8）旋转，行星支架（51）与多个行星轮滚动连接，行星支架（51）输出动力并通过销钉与棘轮离合器（6）的棘爪组（61）连接；行星减速器部分实现了降低电机转速，增大扭矩输出功能。
作为优选，棘轮离合器（6）为单向双旋转棘轮阻尼离合器，棘轮离合器（6）的棘爪组（61）安装设置在行星减速器（5）和后支架（62）之间，行星支架（51）通过销钉与棘爪组（61）连接，棘爪组（61）和后支架（62）连接并通过轴承与前端盖（10）支撑滚动连接，主传动轴（2）与棘轮（64）连接，增加了阻尼器组（65）的棘轮离合器，提供了电机动力和燃油机动力的相互自由切换功能。
作为优选，电磁离合器（7）中电磁线圈（73）的接通和断开，实现皮带轮（71）和吸盘（72）的连接和分离；主传动轴（1）和吸盘（72）连接，实现了燃油机动力和主传动轴（2）的连接和分离。从而可以受控的主动选择燃油机动力。
作为优选，主传动轴（2）二端通过滚动轴承分别与前端盖（10）轴承座滚动支撑连接，轴承座与壳体（1）连接。
作为优选，太阳轮齿轴（8）设置为空心轴，太阳轮齿轴（8）与主传动轴（2）连接方式为大轴套小轴的形式并通过轴承支撑滚动连接，解决了电机转子组（42）和太阳轮齿轴（8）的支撑定位作用。
作为优选，主传动轴（2）带动压缩机工作，当燃油机（9）开启时，通过控制电磁离合器（7）中电磁线圈（73）的接通和断开，控制了燃油机动力与主传动轴（2）连接，从而控制了压缩机的工作状态；
作为优选，当燃油机（9）停止时，燃油车上自带的电瓶提供电能，通过控制电能的接通和关闭可以选择性的向电机部分（4）提供电能，以转子（42）旋转形式将电能转化为机械能，经行星减速（5）实现从高转速低扭矩到低转速大扭矩的转换，再经棘轮离合器（6）动力切换传输装置在离合器嵌合锁定状态传输到主传动轴（2），从而以电能转动能形式控制了压缩机的工作状态。
工作原理：
当燃油机开启时，电磁离合器中电磁线圈闭合，与燃油机动力连接的媒介部件带轮与主传动轴连接，主传动轴带动涡旋盘压缩制冷；反之，电磁线圈断开，带轮与主传动轴断开连接，压缩机停止制冷。使用燃油机动力时，棘轮离合器一直处于开放状态，电机转子静止。
当燃油机停止时，燃油车自带的电瓶向压缩机内置永磁同步电机提供电能，以转子旋转方式将电能转化为机械能，经行星减速机构使转子机械能从高转速低扭矩转化为低转速大扭矩，再经过棘轮离合器装置的嵌合锁定状态传输动力到主传动轴，主传动轴带动涡旋盘压缩制冷；停止向永磁同步电机提供电能，即压缩机停止制冷。使用电机动力时，电磁离合器一直处于开放状态，带轮与主传动轴断开连接。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明将汽车空调压缩机的驱动模式由汽车内燃机皮带驱动转换为电机驱动和内燃机驱动两种方式自由切换，解决了汽车空调压缩机因发动机熄火而汽车空调停止工作的问题。
2、通过行星减速器与棘轮离合器连接配合，实现了两种驱动方式的独立运作，解决了皮带轮和电机共用一个涡旋盘，从而避免了电机转子产生的反电动势对控制系统的冲击。
3、棘轮离合器的设置，避免了采用内燃机皮带轮驱动主传动轴带动涡旋机构时电机转子不会一起转动，即转子在定子里面旋转产生相应的阻尼力，这样会增加内燃机的做功损耗，而此棘轮离合器进而避免了额外内燃机做功损耗，实现带轮传动利用的最大化；同时，避免了采用电机驱动时皮带轮的转动卡死情况，进而实现了电机扭矩传动的可能性。
4、通过采用行星减速器匹配永磁同步电机，将电机输出的高转速低扭矩转化为低转速大扭矩，进而实现了与皮带轮动力的匹配，棘轮离合器在此中的运用实现了双动力压缩机的两种驱动方式的排量输出的一致性。
附图说明
图1是本发明平面结构示意图；
图2 是本发明产品轴测结构示意图；
图3是本发明棘轮离合器结构示意图；
附图标记：
1-壳体；2-主传动轴；3-涡旋盘部分；31-静盘；32-动盘；4-电机部分；41-定子；42-转子；43-控制器；5-行星减速器部分；51-行星架；6-棘轮离合器部分；61-棘爪组；62-后支架；63-摩擦片；64-棘轮；65-阻尼器组；7-电磁离合器；71-皮带轮；72-吸盘；73-电磁线圈；8-副传动轴；9-燃油机，10-前端盖，11-后端盖。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如附图所示，一种带电双驱汽车空调压缩机减速离合机构与电机传动装置，其特征在于，结构包括壳体1、前端盖10、后端盖11组成的型腔内同轴依次安装设置有涡旋盘部分3、电机部分4、行星减速器部分5、棘轮离合器部分6和型腔外的电磁离合器7，其中电机部分4通过行星减速器5与棘轮离合器部分6连接，电磁离合器7的带轮与燃油机的带轮9通过皮带连接，电磁离合器7的吸盘与主传动轴2一端连接，主传动轴2另一端与涡旋盘部分3连接。
具体实施过程中，涡旋盘部分3的静盘31与动盘32互相咬合设计，静盘31与后端盖11连接，并形成压缩室；动盘32与主传动轴2偏心位通过轴承滚动连接，主传动轴2旋转带着动盘32相对静盘31有规律运动，把空气压缩至压缩室。涡旋盘部分3为空调压缩机的气体压缩部分。
具体实施过程中，副传动轴与太阳轮是一个整体零件，以下用太阳轮齿轴表述。
具体实施过程中，电机部分4包括永磁同步电机组的定子组41和转子组42，定子组41与壳体1型腔内壁固定连接，转子组42与太阳轮齿轴8连接，主传动轴2穿过中空的太阳轮齿轴8；
定子绕组通电时，使得转子组42和太阳轮齿轴8绕主传动轴2旋转；永磁同步电机组为电能转化为机械能部分；通过控制电能的接通和关闭可以选择性的向压缩机提供动力。
具体实施过程中，行星减速器5的外齿圈与壳体1型腔内壁固定连接，太阳轮齿轴8与转子组42连接，多个行星轮环绕太阳轮齿轴8旋转，行星支架51与多个行星轮滚动连接，行星支架51输出动力并通过销钉与棘轮离合器6的棘爪组61连接；行星减速器部分实现了降低电机转速，增大扭矩输出功能。
具体实施过程中，棘轮离合器6为单向双旋转棘轮阻尼离合器，棘轮离合器6的棘爪组61安装设置在行星减速器5和后支架62之间，行星支架51通过销钉与棘爪组61连接，棘爪组61和后支架62连接并通过轴承与前端盖10支撑滚动连接，主传动轴2与棘轮64连接，增加了阻尼器组65的棘轮离合器，提供了电机动力和燃油机动力的相互自由切换功能。
具体实施过程中，电磁离合器7中电磁线圈73的接通和断开，实现皮带轮71和吸盘72的连接和分离；主传动轴1和吸盘72连接，实现了燃油机动力和主传动轴2的连接和分离。从而可以受控的主动选择燃油机动力。
具体实施过程中，主传动轴2二端通过滚动轴承分别与前端盖10轴承座滚动支撑连接，轴承座与壳体1连接。
具体实施过程中，太阳轮齿轴8设置为空心轴，太阳轮齿轴8与主传动轴2连接方式为大轴套小轴的形式并通过轴承支撑滚动连接，解决了电机转子组42和太阳轮齿轴8的支撑定位作用。
具体实施过程中，主传动轴2带动压缩机工作，当燃油机9开启时，通过控制电磁离合器7中电磁线圈73的接通和断开，控制了燃油机动力与主传动轴2连接，从而控制了压缩机的工作状态；
具体实施过程中，当燃油机9停止时，燃油车上自带的电瓶提供电能，通过控制电能的接通和关闭可以选择性的向电机部分4提供电能，以转子42旋转形式将电能转化为机械能，经行星减速5实现从高转速低扭矩到低转速大扭矩的转换，再经棘轮离合器6动力切换传输装置在离合器嵌合锁定状态传输到主传动轴2，从而以电能转动能形式控制了压缩机的工作状态。
工作原理：
当燃油机开启时，电磁离合器中电磁线圈闭合，与燃油机动力连接的媒介部件带轮与主传动轴连接，主传动轴带动涡旋盘压缩制冷；反之，电磁线圈断开，带轮与主传动轴断开连接，压缩机停止制冷。使用燃油机动力时，棘轮离合器一直处于开放状态，电机转子静止。
当燃油机停止时，燃油车自带的电瓶向压缩机内置永磁同步电机提供电能，以转子旋转方式将电能转化为机械能，经行星减速机构使转子机械能从高转速低扭矩转化为低转速大扭矩，再经过棘轮离合器装置的嵌合锁定状态传输动力到主传动轴，主传动轴带动涡旋盘压缩制冷；停止向永磁同步电机提供电能，即压缩机停止制冷。使用电机动力时，电磁离合器一直处于开放状态，带轮与主传动轴断开连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.带电双驱汽车空调压缩机减速离合机构与电机传动装置，其特征在于，结构包括壳体（1）、前端盖（10）、后端盖（11）组成的型腔内同轴依次安装设置有涡旋盘部分（3）、电机部分（4）、行星减速器部分（5）、棘轮离合器部分（6）和型腔外的电磁离合器（7），其中电机部分（4）通过行星减速器（5）与棘轮离合器部分（6）连接，电磁离合器（7）的带轮与燃油机的带轮（9）通过皮带连接，电磁离合器（7）的吸盘与主传动轴（2）一端连接，主传动轴（2）另一端与涡旋盘部分（3）连接。
2.根据权利要求1所述的带电双驱汽车空调压缩机减速离合机构与电机传动装置，其特征在于，涡旋盘部分（3）的静盘（31）与动盘（32）互相咬合设计，静盘（31）与后端盖（11）连接，并形成压缩室；动盘（32）与主传动轴（2）偏心位通过轴承滚动连接，主传动轴（2）旋转带着动盘（32）相对静盘（31）有规律运动，把空气压缩至压缩室；涡旋盘部分（3）为空调压缩机的气体压缩部分。
3.根据权利要求1所述的带电双驱汽车空调压缩机减速离合机构与电机传动装置，其特征在于，电机部分（4）包括永磁同步电机组的定子组（41）和转子组（42），定子组（41）与壳体（1）型腔内壁固定连接，转子组（42）与太阳轮齿轴（8）连接，主传动轴（2）穿过中空的太阳轮齿轴（8）；
定子绕组通电时，使得转子组（42）和太阳轮齿轴（8）绕主传动轴（2）旋转；永磁同步电机组为电能转化为机械能部分；通过控制电能的接通和关闭可以选择性的向压缩机提供动力。
4.根据权利要求1所述的带电双驱汽车空调压缩机减速离合机构与电机传动装置，其特征在于，行星减速器（5）的外齿圈与壳体（1）型腔内壁固定连接，太阳轮齿轴（8）与转子组（42）连接，多个行星轮环绕太阳轮齿轴（8）旋转，行星支架（51）与多个行星轮滚动连接，行星支架（51）输出动力并通过销钉与棘轮离合器（6）的棘爪组（61）连接；行星减速器部分实现了降低电机转速，增大扭矩输出功能。
5.根据权利要求1所述的带电双驱汽车空调压缩机减速离合机构与电机传动装置，其特征在于，棘轮离合器（6）为单向双旋转棘轮阻尼离合器，棘轮离合器（6）的棘爪组（61）安装设置在行星减速器（5）和后支架（62）之间，行星支架（51）通过销钉与棘爪组（61）连接，棘爪组（61）和后支架（62）连接并通过轴承与前端盖（10）支撑滚动连接，主传动轴（2）与棘轮（64）连接，增加了阻尼器组（65）的棘轮离合器，提供了电机动力和燃油机动力的相互自由切换功能。
6.根据权利要求1所述的带电双驱汽车空调压缩机减速离合机构与电机传动装置，其特征在于，电磁离合器（7）中电磁线圈（73）的接通和断开，实现皮带轮（71）和吸盘（72）的连接和分离；主传动轴（1）和吸盘（72）连接，实现了燃油机动力和主传动轴（2）的连接和分离；从而可以受控的主动选择燃油机动力。
7.根据权利要求1所述的带电双驱汽车空调压缩机减速离合机构与电机传动装置，其特征在于，主传动轴（2）二端通过滚动轴承分别与前端盖（10）轴承座滚动支撑连接，轴承座与壳体（1）连接。
8.根据权利要求3所述的带电双驱汽车空调压缩机减速离合机构与电机传动装置，其特征在于，太阳轮齿轴（8）设置为空心轴，太阳轮齿轴（8）与主传动轴（2）连接方式为大轴套小轴的形式并通过轴承支撑滚动连接，解决了电机转子组（42）和太阳轮齿轴（8）的支撑定位作用。
9.根据权利要求1所述的带电双驱汽车空调压缩机减速离合机构与电机传动装置，其特征在于，主传动轴（2）带动压缩机工作，当燃油机（9）开启时，通过控制电磁离合器（7）中电磁线圈（73）的接通和断开，控制了燃油机动力与主传动轴（2）连接，从而控制了压缩机的工作状态；
当燃油机（9）停止时，燃油车上自带的电瓶提供电能，通过控制电能的接通和关闭可以选择性的向电机部分（4）提供电能，以转子（42）旋转形式将电能转化为机械能，经行星减速（5）实现从高转速低扭矩到低转速大扭矩的转换，再经棘轮离合器（6）动力切换传输装置在离合器嵌合锁定状态传输到主传动轴（2），从而以电能转动能形式控制了压缩机的工作状态。
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