旋轉斜盤型壓縮機的製作方法

2023-09-09 19:02:25 1

專利名稱：旋轉斜盤型壓縮機的製作方法
技術領域：
本發明涉及適合於車輛空調用的旋轉斜盤型壓縮機迴轉閥的軸承結構。
背景技術：
在日本專利延遲公開號No.6-137265中公開了一種往復壓縮機，它包括一具有環繞其軸向中心線的多個氣缸孔的氣缸組件；一個插入氣缸組件的軸向孔內的軸；多個與曲柄腔中的旋轉斜盤相連並在各自的氣缸孔中往復運動的活塞，旋轉斜盤與該軸一起運動；一殼體，此殼體有與氣缸組件的軸向孔連通的一吸入腔及一在該吸入腔朝外區域內形成的排放腔，殼體封閉該氣缸組件的端面。這種壓縮機有在各個氣缸孔與氣缸組件軸向孔之間形成的連通通道，以及一迴轉閥，其與該軸相連成可與此軸同時轉動。該迴轉閥有用於將吸入行程中的單個氣缸孔的連通通道順序地連通於吸入腔的一吸入通道。此軸由鐵基金屬製作，該迴轉閥由鋁基金屬製作。在迴轉閥的一端制有連接孔。安裝在該連接孔中的一鋼襯套有一靠貼於該軸一端的基盤部分，及一突出件，通過有選擇地彎折而將此突出件從該盤基部分上分出並裝入該連接孔中。此襯套的分出的開口部被安裝在該軸端突出的連接軸上。
由於在此壓縮機內的軸和迴轉閥製成了不同的元件，因而此壓縮機有較多數量的構成件。為了減少構成件的數量，該軸和迴轉閥可做成一體件。為了確保強度，該軸常常用剛性的鐵基金屬製作。在軸與迴轉閥可以做成一體的情況下，該迴轉閥可能是由鐵基材料製作的。通常，該殼體是由鋁基金屬製成從而變得較輕。當該軸高速轉動時，由不同金屬製作的迴轉閥和殼體間的滑動表面上的溫度會升高，由於兩者的熱膨脹係數不同而使該殼體和迴轉閥間的間隙增大。間隙增大導致氣體洩漏及密封性能下降，這樣會使該壓縮機的性能降低。
因此本發明的目的是提供一種旋轉斜盤型壓縮機，它在軸高速轉動時防止殼體和迴轉閥之間的間隙增大。

發明內容
旋轉斜盤型壓縮機包括一個有一氣缸組件的殼體。氣缸組件有環繞著一軸的多個氣缸孔。該軸以可旋轉方式支承於殼體中。在該殼體中設有一吸入壓力區域。多個活塞分別插入各自的氣缸孔中，並通過隨著該軸轉動的旋轉斜盤而在各自的氣缸孔中往復運動，由此而實現吸入行程，將吸入壓力區域內的致冷氣體送入形成在各氣缸孔內的壓縮腔中。此旋轉斜盤型壓縮機包括連通通道、一個迴轉閥、及一個套筒。連通通道在氣缸組件中製作得可與各個氣缸孔分別連通。迴轉閥則與該軸製成一體。該迴轉閥有一個吸入通道，用於將每個處於吸入行程中的氣缸孔的連通通道連接到該吸入壓力區域。套筒被配置於在氣缸組件中的該迴轉閥上。與氣缸組件的熱膨脹係數相比，該套筒的熱膨脹係數更接近於該軸的熱膨脹係數。
通過下面參照附圖對本發明的原理以舉例方式的介紹會使本發明的其它方面及優點變得明顯。


通過參照附圖對優選實施例的介紹，會對本發明及其目的和優點有更好的理解。各附圖為圖1是沿圖2中B-B線剖切的本發明一實施例壓縮機的示意性剖視圖，圖2是沿圖1中A-A線剖切的剖視圖，以及圖3是展示圖1中壓縮機的局部放大的剖視圖。
具體實施例方式
下面結合附圖1-3，對應用於車輛空調系統的斜盤壓縮機內的一個本發明實施例進行介紹。
如圖1所示，一前殼體11連接於氣缸組件12的前端。一後殼體13通過一閥板組件14連接於氣缸組件12的後端。前殼體11、氣缸組件12及後殼體13用圖2中所示的螺栓11a緊固後構成此壓縮機的殼體。前殼體11、氣缸組件12及後殼體13均是鋁基金屬製作的。鋁的熱膨脹係數約為19～23×10-6/℃。注意圖1的左邊展示壓縮機的前部，圖1的右邊展示壓縮機的後部。
閥板組件14包括一主板14a、疊覆在該主板14a後表面的一副板14b及疊覆在該副板14b後表面的一保持板14c。此閥板組件14在主板14a的前表面處與氣缸組件12連接。
在前殼體11和氣缸組件12之間確定一曲柄腔15。軸16以可轉動方式支承在前殼體11和氣缸組件12之間，使它可以穿過曲柄腔15。軸16的前端用一徑向軸承17支承於前殼體11。在氣缸組件12中心附近製作一保持孔18。軸16的後端支承於一個配置於保持孔18內的徑向軸承19上。在軸16的前端部配置一軸封20。軸16用鐵基金屬製作，鐵的熱膨脹係數大約為10～12×10-6/℃。
在氣缸組件12中形成有多個氣缸孔12a(在圖1中僅可以看到兩個)，它們被製作得以等距離等角度地環繞著軸16。單頭活塞21以可往復運動的方式安置在各自的氣缸孔12a中。各個氣缸孔12a的前孔口被配合的活塞21的前表面封閉，其後孔口被閥板組件14的前表面閉合。在每個氣缸孔12a中確定一個壓縮腔22，其容積隨著與其配合的活塞21的往復運動而變化。
一個突緣盤23在曲柄腔15中固定於軸16上，使它可以與此軸一起轉動。突緣盤23可以通過一止推軸承24貼靠於前殼體11的內壁表面11b。內壁表面11b承接由每個活塞21的壓縮回退力產生的軸向載荷並限制軸16朝前方的運動。
旋轉斜盤25安置在曲柄腔15中，軸16穿過此盤上所設的通孔。在突緣盤23與旋轉斜盤25之間安置一鉸接機構26。通過鉸接機構26與突緣盤23相連接的鉸鏈以及在軸16上的支承使得旋轉斜盤25能夠與該突緣盤23和軸16同步轉動，並可沿軸16的軸向滑動及相對於軸16傾斜。鉸接機構26與突緣盤23構成一個可變位移機構。
每個活塞21通過活塞靴27與旋轉斜盤25的周緣部份相結合。通過活塞靴27和旋轉斜盤25，將軸16的轉動轉變為活塞21的往復運動。
突緣盤23、旋轉斜盤25、鉸接機構26及活塞靴27構成曲柄機構，用來將軸16的轉動轉變為對壓縮腔22中的致冷氣體的一種壓縮作用。
在旋轉斜盤25與氣缸組件12之間的軸16上配置一約束部28，它為一種固定於軸16的外表面上的環狀件。旋轉斜盤的最小傾轉角通過貼靠於約束部28來確定。其最大傾轉角則通過貼靠於突緣盤23來確定。
如圖1所示，在後殼體13中確定一個吸入腔29和一個排放腔30。排放口33以及閉合和打開相應排放口33的排放閥34被製作在閥板組件14上與各個氣缸孔12a相配合。每個氣缸孔12a通過相應的排放口33與排放腔30連通。吸入腔29通過未示出的外部致冷管道與排放腔30相連接。
將曲柄腔15與排放腔30連接的供應通道35被製作在氣缸組件12和後殼體13上。在供應通道35上安置一個構成變排量機構的控制閥36。控制閥36是一種公知的電磁閥，它在供應通道35內提供一閥腔。控制閥36的開啟角度是通過其電磁線圈的勵磁電流量來控制的，而且此閥還可用作一限制器。因此，供應通道35通過該電磁線圈的勵磁而被閉合，並可通過該電磁線圈的去除勵磁而打開。
軸16的後端部形成一個迴轉閥37，這兩者構成一體，因而在軸16轉動時，此迴轉閥也跟著軸16一起轉動。軸16和迴轉閥37均是用相同的鐵基金屬製成的。在軸16和迴轉閥37中制有一循環通道38。將油與致冷氣體分離用的一個油分離器39配置於循環通道38的後端部，亦即是配置於迴轉閥37中心部分附近處。在軸16和閥37的表面施加有塗層。
在徑向軸承17的朝後處製作有循環通道38的入口38a。循環通道38的後端部被油分離器39擴大而形成一連通腔41b。連通腔41b的後端與吸入腔29連接得使致冷氣體可以從其中流過。因此，循環通道38構成連接曲柄腔15和吸入腔29的洩放通道。
油分離器39的內表面被傾斜得使此油分離器的內直徑沿朝其後端的方向變大，此後端對於從曲柄腔15到吸入腔29的致冷氣流來說是下遊側，也就是對於上遊側的遠端來說此後端就是下遊側。油分離器39在此後端處的直徑最大。
如圖1所示，在迴轉閥37上製作有從側面與循環通道38連通的連通孔41a。當迴轉閥37沿如圖2中箭頭所示方向隨軸16轉動時，氣缸孔12a的連通通道42與連通孔41a連通。連通孔41a與連通腔41b組成一吸入通道41。
吸入通道41在軸16上配置得比油分離器39更靠近後側端(即圖1中的右側或下遊側)。連通通道42的一端與配合作用的氣缸孔12a連通，其另一端則處於相應於吸入通道41(連通孔41a)的位置上。當迴轉閥37轉動時，吸入行程中的氣缸孔12a的連通通道42與吸入通道41連通，而排放行程中的氣缸孔12a的連通通道42則不與吸入通道41連通。此時，迴轉閥37與氣缸組件12之間的滑動表面(密封部分)以氣密方式被密封。
由一套筒43形成迴轉閥37與氣缸組件12間的滑動面。套筒43通過鑄造或壓配方式裝配於氣缸組件12中，它是由熱膨脹係數接近於軸16和迴轉閥37的鐵基金屬製造的。
下面介紹具有上述結構的壓縮機的運作。
當軸16轉動時，旋轉斜盤25通過突緣盤23及鉸接機構26也隨軸16一起轉動。旋轉斜盤25的轉動通過活塞靴27轉變為活塞21的往復運動。隨著上述驅動的連續進行，在壓縮腔22中一個接一個地重複進行著致冷劑的吸入、壓縮和排放。從外部冷卻管道供給到吸入腔29的致冷劑被送入壓縮腔22(吸入行程)，被配合作用的活塞21壓縮(壓縮行程)，然後通過配合的排放口33排入排放腔30(排放行程)。被排放的致冷劑經排放通道排入外部致冷管道。
之後，未示出的控制設備根據致冷載荷來調整控制閥36開口或供應通道35開口的大小，由此來改變排放腔30與曲柄腔15的連通狀態。
致冷負載變大時，供應通道35的開口減小，由此而減少從排放腔30供應到曲柄腔15中的致冷氣體的流量。隨著從排放腔30供應到曲柄腔15中的致冷氣體的量的減少，由於致冷劑氣體經循環通道38或類似通道向吸入腔29的洩漏而使曲柄腔15中的壓力逐漸減小。結果是，通過配合活塞21，曲柄腔15中的壓力和每個氣缸孔12a中的壓力之間的壓差變小，從而使旋轉斜盤25沿增大傾斜角的方向(圖1中向左)移動。因此，活塞21的行程量增大；由此而使排放體積加大。
從另一方面說，致冷負載變小時，控制閥36的開口就增大，由此而增加從排放腔30供應到曲柄腔15中的致冷氣體的流量。當供應到曲柄腔15中的致冷氣體量超過了通過循環通道38洩漏到吸入腔29中的量時，在曲柄腔15中的壓力就會逐步增大。因此，通過配合活塞21，曲柄腔15中的壓力和每個氣缸孔12a中的壓力之間的壓差變大，從而使旋轉斜盤25沿減小傾斜角的方向(圖1中向右)移動。因此，活塞21的行程量變小；由此而使排放體積減少。
通過循環通道38朝吸入腔29送進的致冷氣體隨著油分離器39的轉動而被轉動。這樣就使油與致冷氣體被離心分離。分離出的油由於油分離器的轉動，靠離心力等排出油分離器39。分離出的油通過吸入通道41及配合的連通通道42被供應到迴轉閥37與氣缸組件之間，以及活塞12與配合的氣缸孔12a之間。
經過油分離器39將油分離之後的一部分致冷氣體經連通腔41b被送入吸入腔29。送入吸入腔29中的致冷氣體(這些氣體中混有小量的油)經相配合的壓縮腔22及排放腔30而排入外部致冷管道。
隨著迴轉軸16和迴轉閥37的一起轉動，吸入腔29中的致冷氣體經軸16的吸入通道41及處於吸入行程的氣缸孔12a的連通通道42而被吸入每個氣缸孔12a中。由於在每個氣缸孔12a中平緩而穩定地連續吸入致冷氣體，所以壓力損失非常小。
套筒43用作氣缸組件12的迴轉閥接納部份，該套筒43被用鑄造或壓配的方法安置於氣缸組件12中。當軸16高速轉動時，迴轉閥37相對套筒43滑動而使兩者之間滑動表面的溫度升高。由於這兩者均由一種鐵基金屬製造以及它們的熱膨脹係數幾乎相同，因此能夠防止迴轉閥與套筒兩者之間的間隙增大。
上述實施例具有下列優點。
迴轉閥37和軸16用鐵基金屬製成一體件，套筒43用鐵基金屬製作，其熱膨脹係數接近於軸16(和迴轉閥37)的熱膨脹係數。這樣就可以減少零件數量及防止迴轉閥37與套筒43的滑動表面之間的間隙增大，這種間隙增大是由於軸16高速轉動時的溫度升高所引起的。這樣就可防止氣體從間隙中洩漏及防止壓縮機性能降低。套筒43可以在很長時間內維持迴轉閥37和氣缸組件12之間的密封性能。因此，迴轉閥37可以平穩地轉動，迴轉閥37的滑動噪音也被抑制。
迴轉閥37和套筒43用一種剛性比鋁基金屬好得多的鐵基金屬製作，這樣就能確保高強度。
在迴轉閥37和軸16表面上施加塗層。塗層在迴轉閥37和軸16一起轉動時，防止它們被燒傷。
在供應通道35中配置了控制閥36。控制閥36通過利用排放腔30中的高壓能夠控制曲柄腔15中的壓力。因此可以用很高的精度控制排放體積。
油分離器39的內表面被傾斜設置，使得其內直徑從致冷氣體流的上遊側朝下遊側方向逐漸增大。這樣有利於粘附於油分離器內表面的油，通過軸16轉動時的離心力從該油分離器的下遊側排出。
對本領或的熟練人員來說很明顯的是本發明可以用其它任何具體形式實施而不會偏離本發明的基本原則。具體地說，本發明還可用下列形式實施套筒可用其熱膨脹係數接近於製造軸的鐵基金屬的熱膨脹係數的任何金屬材料製作。這樣的鐵基金屬例如可以包括灰鑄鐵(11～12×10-6/℃)、球墨鑄鐵(11～12×10-6/℃)、及耐蝕高鎳鑄鐵(8～9×10-6/℃)。在這種情況下，可以獲得與使用鐵基金屬相似的優點。
由於鋁的熱膨脹係數約為19～23×10-6/℃，鐵基金屬的熱膨脹係數約為10～12×10-6/℃，用於套筒的熱膨脹係數可在7～15×10-6/℃的範圍內。
套筒可用任何非金屬材料製作，只要其熱膨脹係數接近於製造軸的鐵基金屬的熱膨脹係數即可，例如樹酯或陶瓷可以用來替金屬。陶瓷當中，具有熱膨脹係數為6～8×10-6/℃的氧化鋁及具有熱膨脹係數為9～11×10-6/℃的氧化鋯均是可被使用的實例。具有熱膨脹係數接近於10～13×10-6/℃的各種工程塑料也可以被採用。在這種情況下，可以獲得與使用鐵基金屬相似的優點。
配置於後殼體13中的吸入腔29可以省略。在此情況下，致冷劑被直接送入構成吸入壓力區域的連通腔41b。
徑向軸承19可以省略。軸16可以僅用襯套筒43來支承。
壓縮機可以是擺動型變排量壓縮機。
壓縮機可以是雙頭活塞型壓縮機。
因此，各示例和實施例只是用於解釋而不是用來限制本發明，不能將發明局限於說明書中給出的細節，它可以在所附權利要求的基本原則和等同物的範圍內被改型。
權利要求
1.一種包括一殼體的旋轉斜盤型壓縮機，該殼體有一氣缸組件(12)，氣缸組件(12)有環繞著一軸(16)的多個氣缸孔(12a)，該軸(16)以可旋轉方式支承在該殼體中，在該殼體中設有一吸入壓力區域，其中多個活塞(21)分別插入各個氣缸孔(12a)中，並通過一隨著軸(16)轉動的旋轉斜盤(25)而在各自的氣缸孔中往復運動，由此而實現吸入行程，將吸入壓力區域內的致冷氣體送入形成在每個氣缸孔(12a)內的壓縮腔(22)中，此旋轉斜盤型壓縮機包括設在氣缸組件中能夠與各個氣缸孔(12a)分別相通的連通通道(42)；和與軸(16)製成一體的一個迴轉閥(37)，其中，此迴轉閥具有一個吸入通道(41)，用於將每個處於吸入行程中的氣缸孔(12a)的連通通道(42)連接到該吸入壓力區域；其特徵在於，此旋轉斜盤型壓縮機包括一個套筒(43)，配置在氣缸組件中的迴轉閥(37)上，其中，此套筒(43)的熱膨脹係數比該氣缸組件(12)的熱膨脹係數更接近於軸(16)的熱膨脹係數。
2.如權利要求1所述的旋轉斜盤型壓縮機，其特徵在於，該吸入壓力區域包括一吸入腔(29)，還有一排放腔(30)設於該殼體中；每個活塞完成一個吸入行程，以將吸入腔(29)中的致冷氣體送入每個氣缸孔(12a)內的壓縮腔(22)中，完成一個將該致冷氣體壓縮的壓縮行程，以及完成一個排放行程，以將吸入到壓縮腔(22)中的該致冷氣體排入到排放腔(30)中；該吸入通道(41)將每個處於吸入行程中的氣缸孔(12a)的連通通道(42)與吸入腔(29)連接。
3.如權利要求1所述的旋轉斜盤型壓縮機，其特徵在於，套筒43)形成了相對於迴轉閥(37)的滑動面。
4.如權利要求1所述的旋轉斜盤型壓縮機，其特徵在於，軸(16)和迴轉閥(37)是用鐵基金屬製作的，氣缸組件(12)是用鋁基金屬製作的。
5.如權利要求1所述的旋轉斜盤型壓縮機，其特徵在於，套筒(43)是用鐵基金屬製作的。
6.如權利要求1所述的旋轉斜盤型壓縮機，其特徵在於，套筒(43)是用陶瓷或樹酯製作的。
7.如權利要求1所述的旋轉斜盤型壓縮機，其特徵在於，軸(16)、迴轉閥(37)和套筒(43)都是用鐵基金屬製作的。
8.如權利要求5或7所述的旋轉斜盤型壓縮機，其特徵在於，套筒(43)的熱膨脹係數約為7～15×10-6/℃。
9如權利要求1所述的旋轉斜盤型壓縮機，其特徵在於，套筒(43)是鑄造或壓配入該氣缸組件中的。
全文摘要
製成一體的軸(16)和迴轉閥(37)是用鐵基金屬製作的，而氣缸組件則用鋁基金屬製作。在該軸(16)和迴轉閥(37)一起轉動時，套筒(43)在該迴轉閥和氣缸組件之間形成滑動表面。套筒(43)的熱膨脹係數比該氣缸組件(12)的熱膨脹係數更接近於軸(16)和迴轉閥(37)的熱膨脹係數。這種結構防止了該殼體與迴轉閥之間的間隙因該軸高速轉動時溫度增高而加大，因而防止了氣體洩漏和壓縮機密封性的降低。
文檔編號F04B27/10GK1424503SQ02154420
公開日2003年6月18日 申請日期2002年11月21日 優先權日2001年11月22日
發明者樽谷知二, 神德哲行, 望月賢二, 井上宜典 申請人:株式會社豐田自動織機