CN1029418C - 具有可变排出量机构的倾斜板型压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有可变排出量机构的倾斜板式压缩机。该压缩机包括一个驱动机构，它具有一个以可旋转方式安装在压缩机壳体上的驱动轴；以及一个耦合机构，用于连接上述驱动轴与多个活塞，使驱动轴的旋转运动转变为活塞的往复运动。上述耦合机构包括一个具有倾斜表面的倾斜板，其倾斜角度随着一个曲柄室内压力的变化而变化，并进而改变压缩机的排出量。驱动轴具有一个内端部，其直径小于驱动轴其余部分的直径。在驱动轴的内端部上装有一个预压弹簧，其外径大于驱动轴其余部分的直径，并且位于倾斜板与缸体之间，用于当倾斜板的倾斜角度小于一个预定的角度时促使倾斜板恢复到其最大倾斜位置，同时又不会影响倾斜板在不同倾斜角度之间的自由枢轴运动。因此，能够减小在压缩机重新启动时作用在压缩机内部部件上的冲击力，同时又使预压弹簧在倾斜板的倾斜角度小于预定斜角度时能够产生足够的促使倾斜板朝其最大倾斜角度运动的作用力。

Description

本发明所涉及的是一种制冷剂压缩机，更具体地说，是一种倾斜板型的压缩机，例如摇摆板型的压缩机，它具有可供汽车空调系统使用的可变排出量机构。

在美国专利No.4960366中Higuchi公开了一种可供汽车空调系统使用的具有可变排出量机构的摇摆板式压缩机。如其所述，可以通过改变摇摆板倾斜面的倾斜角度来控制压缩机的压缩比，而倾斜板倾斜面的倾斜角度则根据曲柄室内压力的变化而变化。曲柄室内压力的变化是由一个阀门控制机构来实现的，该机构控制吸入室与曲柄室之间的连通。

附图1-3显示了如上所述的压缩机的有关部分。驱动轴260包括内端部260a和中部260b，其中内端部260a以可转动的方式通过轴承31装在缸体21上，内端部260a的直径小于中部260b的直径。驱动轴260以整体的方式形成，在其内端部260a和中部260b之间的交界处具有锥形的端缘部位260c。

倾斜板50具有可供驱动轴260穿过的开口53，其形状已由Terauchi在美国专利No.4846049中加以介绍。摇摆板以可以章动的方式装在倾斜板50的轮毂501上，使倾斜板50可以相对于摇摆板60旋转。具有相当质量的配重环80装在倾斜板50的轮毂501的突出部上，以便使倾斜板在动态运转条件下实行平衡。在轮毂501突出部的外圆周表面上形成了环状槽502，通过将扣环81牢固地固定在环 状槽502之中，使配重环80固定到位。

弹性挡环330装在内端部260a上，并紧邻中部260b。预压弹簧340装在中部260b上并位于倾斜板50和弹性挡环330之间。预压弹簧340的一端（朝图1的右侧）位于内端部260a上，与锥形端缘部位260c相邻。预压弹簧340右端的内径小于中部260b的直径，并且固定或夹在锥形端缘部位260c与弹性挡环330之间。因此，预压弹簧不能在驱动轴260上作轴向运动。

在倾斜板50的轮毂501的径向内圆周区域形成了环形凹部503，其方向是朝后的（即朝附图1的右侧），用于将预压弹簧340装入其内。在倾斜板50的轮毂501的圆周后端面上形成了经加固的空位504，其横向截面呈月牙形。空位504的轴线与环形凹部503的轴线倾斜相交，因而使倾斜板的轮毂501圆周后端面如附图2所示被切去了一个弧形部分。

预压弹簧340的非拉伸长度（在不施加力的情况下）应该使得倾斜板50的倾斜角度在最大倾斜角度与一个预定中间倾斜角度之间的范围内变化时，预压弹簧340的非固定端不会接触到环形凹部503底部表面上的任何部位。因此，如果倾斜板50的倾斜角小于上述预定的中间倾斜角时，预压弹簧340的恢复力就会促使倾斜板50位于其最大倾斜角度位置。当倾斜板50的倾斜角度达到其最大值时，压缩机就具有最大的排出量。

在工作过程中，当起动压缩机时，就会产生冲击力作用在压缩机的内部部件上。冲击力的大小与倾斜板50的倾斜角度成正比。因为在压缩机停止工作时，倾斜板50具有很大的几率处于或者接近于所选取的中间倾斜角度，因此所选择的中间倾斜角度应该只是最大 倾斜角度的一小部分，也就是说，预压弹簧340的非拉伸长度应该较小，以便减小冲击力的大小，而该冲击力则是在压缩机重新启动时产生的。

然而，在上述已有技术中，用于将预压弹簧340装在驱动轴260的中部260b之上的空间仅仅限于一个很小的区域，因为驱动轴260的中部260b具有较大的直径。因此，预压弹簧340的簧体直径就只能选取较小的数值，这样预压弹簧340的弹性模量也就限于较小的数值，因为预压弹簧簧体直径的4次方与预压弹簧的弹性模量值成正比。由于上述原因，如果倾斜板50的倾斜角度下降到小于所选定的中间倾斜角度，预压弹簧340的恢复力就不足以使倾斜板朝着其最大倾斜角度倾斜。

此外，已有技术中所采用的经加固的空位是为了避免在预压弹簧340与倾斜板50的轮毂501之间当倾斜板50倾斜的过程中产生干扰。然而，由于经加固的空位504减小了轮毂501一部分周边的厚度，从而降低了倾斜板50的轮毂501的机械强度。

EP    0    338    762公开了一种变排量压缩机的起动排量调节装置，其中包括一个装在驱动轴上的套筒，倾斜板的轮毂的环形内部支承在该套筒上可进行章动，驱动轴的小直径部分上装有弹簧，可在轴向上推压该套筒，以调节倾斜板的倾斜角度。这种结构在套筒和轮毂之间存在很大的间隙，大大降低了倾斜板的机械强度。

本发明的一个目的是提供一种具有可变排出量的倾斜板式压缩机，其驱动轴上具有一个预压弹簧，该预压弹簧一方面能够在重新启动压缩机时以较小的冲击力将倾斜板推向其最大倾斜角度，另一方面在倾斜板的倾斜角度减小到低于某一中间倾斜角度时又具有足够的推力促使倾斜板朝其最大倾斜角度倾斜。

本发明的另一个目的是提供一种具有可变排出量的倾斜板式压缩机，其驱动轴上具有一个预压弹簧，该预压弹簧能够在不降低倾斜板机械强度的情况下促使倾斜板朝其最大倾斜角度倾斜，同时又可以消除倾斜板在其各个倾斜角度之间，倾斜板作自由枢轴转动的干扰。

根据本发明，提供一个驱动轴和一个装在上述驱动轴上的倾斜板，上述倾斜板可以在相对于一个与驱动轴相垂直的平面的最大倾斜角度和最小倾斜角度之间变化，上述驱动轴包含一个具有第一直径的第一部分和一个与上述第一部分相邻的具有第二直径的第二部分，上述第二直径大于上述第一直径，其特征在于还包括：一个在上述倾斜板上的轮毂，上述驱动轴穿过上述轮毂并与之紧密接触;一个可章动地安装在上述轮毂上的摇摆板;一个偏压弹簧，其外径大于上述第二直径，上述偏压弹簧只放置在上述驱动轴的上述第一部分上，使得在上述倾斜角减小到低于一个预定角度时，可将上述倾斜板恢复至上述最大倾斜角。

如本发明所述的倾斜板式压缩机包括一个压缩机外壳，它包括一个缸体以及装在缸体上的前端板和后端板。前端板使缸体之中形成了一个曲柄室，同时在缸体中还形成了多个气缸，在每一个气缸中都装有可以滑动的活塞。一个驱动机构与上述活塞相连，使之在气缸中作往复运动。上述驱动机构包括一个以可旋转的方式安装在压缩机壳体上的驱动轴;一个装在驱动轴上并且与之一起旋转的转子;以及一个用于将转子与活塞联接起来的耦合机构，它可以将转子的旋转运动变为活塞在气缸之中的往复运动。上述耦合机构包括一个倾斜板，其一个表面与一个垂直于驱动轴的平面形成了一个倾 斜角。压缩机的排出量随着倾斜角的变化而变化。

上述后端板包括一个吸入室和一个排出室，它们均位于后端板之内。一个贯穿缸体的连通通道将曲柄室与吸入室连接起来。由一个阀门控制机构来控制上述连通通道的开启与关闭，从而使曲柄室内的压力发生变化。倾斜板的倾斜角度就是根据曲柄室内的压力变化而变化的。

驱动轴具有一个内端部，其直径小于驱动轴其他部分的直径。一个其外径大于驱动轴其余部分直径的预压弹簧装在驱动轴的内端部上，并且位于倾斜板与缸体之间，用于当倾斜板的倾斜角度减小到小于一个预定的角度值时促使倾斜板恢复到其最大的倾斜角度，同时又不会影响倾斜板在不同倾斜角度之间的自由枢轴转动。这样，即可以在重新启动压缩机时减小作用在压缩机内部部件上的冲击力，同时在倾斜角减小到低于预定角度值时又可以由预压弹簧产生足以使倾斜板朝其最大倾斜位置倾斜的作用力。

以下将结合附图对本发明的实施例进行详细的说明，其中：

附图1显示了一种已知的摇摆板式压缩机的局部纵向剖视图;

附图2为附图1中所示倾斜板的局部放大立体视图;

附图3为附图1中所示倾斜板的放大的侧视图;

附图4为如本发明第一种实施方案所述的摇摆板式压缩机的纵向剖视图;

附图5为附图4中所示摇摆板式压缩机的局部放大纵向剖视图;

附图6为附图4中所示倾斜板的放大的侧视图;

附图7为如本发明第二种实施方案所述的摇摆板压缩机的局部放大纵向剖视图。

在附图4-7中，对于如附图1-3所示已有技术中类似的部件， 将采用相同的附图标记。另外，尽管本发明是结合摇摆板型压缩机来进行说明的，但是本发明并不仅仅限于此种类型，而是可以更为广泛地应用于倾斜板型的压缩机。仅仅为了便于介绍，将附图4、5、7的左侧称为前端，而将其右侧称为后侧。术语“轴向”指的是与驱动轴的水平轴线相平行的方向，而“径向”指的是与上述方向相垂直的方向。当然，所有这些所说的方向仅仅是为了便于进行说明，而不是用来对本发明进行任何限定。

参见附图4，压缩机10具有缸体外壳组件20，它包括缸体21，位于缸体21一端的前端板23以及位于缸体21另一端的后端板24和由前端板封在缸体21中的曲柄室22。前端板23通过多个螺栓101固定在缸体21的一端，而后端板则通过多个螺栓102固定在缸体21的另一端。在后端板24与缸体21之间装有阀板25，前端板23的中心部位具有一个孔231，用于通过安装在孔中的轴承30来支持驱动轴26。

参见附图5，驱动轴26具有内端部26a以及与内端部26a相邻的中部26b。中部26b的直径大于内端部26a的直径。在内端部26a与中部26b的交界处形成了环状端缘26c，其位置位于倾斜板50的后方。弹性挡环33牢固地固定于内端部26a的圆周表面上形成的环形槽26d之中。上述环槽26d恰好位于缸体21前端表面处。驱动轴26的内端部26a由弹性挡环33分为朝前部26a′和朝后部26a″。其直径稍稍大于内端部26a而又小于中部26b的预压弹簧34安装在驱动轴26的内端部26a朝前部分26a′处。驱动轴26的内端部26a的朝后部分26a″由轴承31支承，该轴承安装在缸体21的中孔210之中。

孔210延伸到缸体21的后端表面处，并且包含了阀门控制机构19，该控制机构已由Terauchi的美国专利No.4960367详细披露。在 孔210内表面的中间部位具有螺纹（图中未标示），在该螺纹部分旋入了具有六角形孔221的调节螺杆220。在驱动轴26的内端部26a与调节螺杆220之间装有一个园盘形的垫圈230，它具有中孔231。调节螺杆220的轴向运动通过垫圈230传递给驱动轴26，从而使上述三个零件均在孔210中作轴向运动。关于调节螺杆220和垫圈230的结构和工作方式，已在Shimizu的美国专利No.4948343中详细介绍。

凸轮转子40通过销子261固定在驱动轴26上，并且在缸体内旋转。止推轴承32位于前端板23的内端表面与凸轮转子40的相邻轴向端面之间。凸轮转子40包括臂41，其上有一个朝外伸出的销子42。倾斜板50装在凸轮转子40的旁边，它具有一个开口53，驱动轴26穿过该开口。倾斜板50还具有一个臂51，臂上具有槽52。凸轮转子40和倾斜板50通过销子42连接在一起，该销子穿过槽52，形成了一个铰链。销子42在槽52内滑动，以便调节倾斜板50的倾斜角度，也就是倾斜板50的表面与一个垂直于驱动轴26轴线的表面之间的夹角。

摇摆板60通过轴承61和62安装在倾斜板50之上，其安装方式应使倾斜板50可以相对它作旋转运动。叉状滑块63装在摇摆板60的外周边上，并且以可以滑动的方式装在滑轨64上，而滑轨64则位于缸体21和前端板23之间。叉状滑块63能够起到阻止摇摆板60旋转的作用。当凸轮转子40和倾斜板50旋转时，摇摆板60沿着滑轨64章动。缸体21包括多个沿圆周方向分布的气缸70，活塞71在缸室70中作往复运动。每一个活塞71都通过相应的连接杆72与摇摆板60相连接。

后端板24包括位于其周边部位的环状吸入室241以及位于中央部位的排出室251。阀板25位于缸体21和后端板24之间，并且具有多个由阀门控制的吸入口242，该吸入口使吸入室241与相应的缸室70相通连。阀板25还具有多个由阀门控制的排出口252，它们使排 出室251与相应的缸室70相通连。上述吸入口242和排出口252都装有如Shimizu在美国专利No.4011029所介绍的针阀。

吸入室241包括引入部241a，它与一个外部冷却回路的蒸发器（图中未示）相连接，排出室251具有排出部251a，它与冷却回路的冷凝器（图中未示）相连接。在缸体21和阀板25的内表面之间以及在阀板25的外表面与后端板24之间分别装有垫片27和28，用于密封缸体21，阀板25和后端板24之间的配合表面。垫片27，28和阀板25从而形成了阀板组件200。

在缸体21上具有沿轴向方向钻成的管道18，它使曲柄室22通过孔181与排出室251相连，孔181则延轴向方向通过阀板组件200。诸如节流管182之类的节流装置固定地装在管道18之中。在节流管182的后部装有过滤器部件183。因此，一部分由排出室排出的制冷剂气体总是通过节流管182以降低了压力的方式流入到曲柄室22之中。上述结构和工作方式已经由日本专利申请No.1-142277公开。

连接通道400连接曲柄室22和吸入室241，它包括中孔210和通路150。阀门控制机构19控制连接通道400的开启与关闭，以便改变压缩机的容量。

在压缩机10的工作过程中，驱动轴26由车辆的发动机（图中未示）通过电磁离合器带动进行旋转。凸轮转子40与驱动轴26一起旋转，使倾斜板50也随之旋转。倾斜板50的旋转使摇摆板60进行章动，而摇摆板60的章动运动使活塞71在各自的气缸内作往复运动。当活塞71作往复运动时，由引入部241a引入吸入室241的制冷剂气体通过吸入口242进入气缸70，然后被活塞压缩。被压缩的气体通过各自的排出口252由缸室70排出到排出室251，然后再通过排出部251a进入制冷回路。

一部分被压缩后的制冷剂气体在活塞71的压缩冲程中通过各个活塞71与缸室70之间的间隙由气缸70送入曲柄室22（这部分气体被称为是渗漏气体）。此外，一部分被排出的气体也总是在经过节流管182减压后由排出室251流入曲柄室22。当曲柄室内的压力超过某一预定值时，就通过阀门控制机构19来开启连接通道400，而上述预定值可以通过恰当地设计阀门控制机构19来予以确定。此后，曲柄室22就与吸入室241相通连，从而使曲柄室内的气压降至吸入室241的气压。然而，如果曲柄室内的气压下降到低于某一预定值时，就会通过阀门控制机构19的动作将连接通道400关闭，从而切断曲柄室22与吸入室241之间的连接。因此，曲柄室22内的压力值由阀门控制机构19来予以控制。

下面将结合附图5、6对本发明的第一种实施例进行详细说明。在不施加力的情况下，预压弹簧34的非拉伸长度大于驱动轴26内端部26a的朝前部分26a′的长度，因此预压弹簧34被弹性地夹压在挡环33和环状端缘26c之间。适当地选取弹性挡环33的形状和材质，使得当倾斜板50位于最小的倾斜角时，弹性挡环33能够弹性地抵制由于倾斜板50的压迫而使预压弹簧34产生的反作用力。适当地选取驱动轴26内端部26a的朝前部分26a′的轴向长度，使得当倾斜板50位于最大倾斜角度与某一预定中间倾斜角度之间的任意角度时，预压弹簧34不会接触到环形凹入部503底部表面的任何部位。这样，当倾斜板50的倾斜角度小于上述预定中间倾斜角度值时，预压弹簧34的恢复力就会促使倾斜板50朝其最大倾斜角度倾斜。

预压弹簧34的簧体半径基本上等于环状端缘26c的高度，这样，预压弹簧34的外径就大于驱动轴26的中部26b的直径，其差值基本上等于预压弹簧的簧体直径。因此，预压弹簧34簧体的外半部分就 突出于驱动轴26的中部26b的外周表面。

本发明第一种实施例的安装过程如下：将驱动轴26的内端部26a置于预压弹簧34的左端，将驱动轴26穿过预压弹簧34，直至预压弹簧34的左侧与驱动轴26的环状端缘26c相接触为止。通过压缩预压弹簧34，将弹簧挡环33牢固地固定于环形槽26d之中，从而使预压弹簧34弹性地夹压在环形端缘26c与弹性挡环33之间。

在工作过程中，由于一部分来自气缸70的被压缩制冷剂气体（渗漏气体）的缘故，曲柄室22内的压力逐渐上升。曲柄室22的压力变化使倾斜板50和摇摆板60的倾斜角度也相应地发生变化，从而改变活塞71在气缸70内的冲程长度，改变压缩机10的排出量。另外，当倾斜板50的倾斜角度小于上述预定的中间倾斜角度时，就通过预压弹簧34的恢复力促使倾斜板50回到其最大的倾斜角度。

如上所述，在本发明中，通过将预压弹簧34套在驱动轴26内端部26a的朝前部分26a′上，而且朝前部分26a′的直径小于中部26b的直径，就可以使预压弹簧34的空着间隔与已有技术相比有所增加。这样，尽管选取一个中间倾斜角度，以便在重新起动压缩机时减小冲击力的大小，当倾斜板50的倾斜角度小于所选取的中间倾斜角度时，仍可以通过预压弹簧34的恢复力使倾斜板50回到其最大的倾斜角度。此外，由于预压弹簧34已预先受到了压力，因此在预压弹簧34的左侧刚刚与倾斜板50相接触时，就足以使倾斜板位于其最大倾斜角度位置。

另外，由于不需要像已有技术那样采用用柱支持的空心部分来防止倾斜板50在各倾斜角度之间的自由枢轴转动所产生的干扰，从而防止了倾斜杆50轮毂部分501的机械强度的降低。

附图7显示了本发明的第二种实施方案。在附图7中，对于那些 与附图5中相同的零部件采用了相同的附图标记，从而可以省略对它们的说明。在第二种实施方案中，在环状端缘26c与预压弹簧34的左端之间的驱动轴26内端部26a的朝前部分26a′上套有一个园环35，其内径稍稍大于朝前部分26a′的直径，因此园环35可以在内端部26a的朝前部分26a′上沿着驱动轴26的轴向方向运动;园环35的外径一般和预压弹簧的外径相等。这样，当倾斜板50的倾斜角度小于预定的中间倾斜角度时，环形凹部503的底部表面就会通过园环35压迫预压弹簧34。由于在平坦的表面之间产生接触，因此在倾斜板50的倾斜角度小于预定的中间倾斜角度时就可以更为有效地通过倾斜板50来压迫预压弹簧34。此外，圆环35能够比环状端缘26c更为牢固地支撑预压弹簧34的左端。

本发明第二种实施方案的安装过程是：将套有园环35的驱动轴26的内端部26a置于预压弹簧34的左端，让驱动轴26穿过园环35和预压弹簧34，直至园环35与驱动轴的环状端缘26c相接触为止;用弹性挡环33压缩预压弹簧34，并将该挡环牢固地固定在环状槽26d之中，从而使预压弹簧34弹性地夹压在园环35与弹性挡环33之间。

在本发明中，尽管驱动轴包括一个内端部26a，其直径小于中部26b的直径，以便将预压弹簧34装在内端部26a的朝前部分26a′上，然而由此而造成的驱动轴26的机械强度的降低可以忽略不计

尽管本发明是结合最佳实施方案来予以说明的，但它们仅仅是例子，不应对本发明产生限制。例如：“左”、“右”这样的术语仅仅是为了便于进行说明，而本发明并不限于此种方式。本领域中的普通技术人员能够理解，那些很容易便可作出的一些改进仍然在权利要求所确定的保护范围之内。

Claims (4)

1、一种倾斜板式压缩机，包括：一个驱动轴和一个装在上述驱动轴上的倾斜板，上述倾斜板可以在相对于一个与驱动轴相垂直的平面的最大倾斜角度和最小倾斜角度之间变化，上述驱动轴包含一个具有第一直径的第一部分和一个与上述第一部分相邻的具有第二直径的第二部分，上述第二直径大于上述第一直径，其特征在于还包括：一个在上述倾斜板上的轮毂，上述驱动轴穿过上述轮毂并与之紧密接触；一个可章动地安装在上述轮毂上的摇摆板；一个偏压弹簧，其外径大于上述第二直径，上述偏在弹簧只放置在上述驱动轴的上述第一部分上，使得在上述倾斜角减小到低于一个预定角度时，可将上述倾斜板恢复至上述最大倾斜角。

2、如权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述的偏压弹簧在不受外力作用时，其非拉伸长度大于上述驱动轴的上述第一部分的轴向长度，使上述偏压弹簧被弹性地装在上述驱动轴的上述第一部分上。

3、如权利要求1所述的压缩机，其特征在于在上述驱动轴的上述第一部分上，介于上述偏压弹簧的一端与驱动轴的一个环形端缘之间，滑动套有一个环件，而上述环形端缘是在上述驱动轴的上述第一部分与上述第二部分的交界处形成的。

4、如权利要求3所述的压缩机，其特征在于所述环件的外径大致等于上述偏压弹簧的上述外径。

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