CN104712541A - 可变容量压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可变容量压缩机，其可包括：驱动轴；旋转板，所述旋转板连接至所述驱动轴，并且可旋转地布置在壳体中；斜盘，所述斜盘铰链联接至所述旋转板并且与所述旋转板一起旋转；活塞，所述活塞连接至所述斜盘的外圆周侧边缘，并且选择性地插入到设置在所述壳体中的压缩室内，并且当所述斜盘旋转时在所述压缩室中往复运动；旋转轴，所述旋转轴铰链连接至所述斜盘的中心部分，并且与所述斜盘一起旋转；连杆，所述连杆与所述旋转轴连接以在轴向方向上移动所述旋转轴，从而调整所述斜盘的斜率；以及驱动电机，所述驱动电机连接至所述连杆，并且在所述旋转轴的轴向方向上移动所述连杆。

Description

可变容量压缩机
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年12月13日提交的韩国专利申请第10-2013-0155849号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种可变容量压缩机，更特别地，涉及这样一种可变容量压缩机，其准确地调整斜盘的斜率(压缩制冷剂的活塞连接至该斜盘)，从而通过调整活塞的往复运动距离来主动控制实时的排放速率和流动速率。
背景技术
一般而言，压缩制冷剂的压缩机被应用在车辆的空调系统中，近来使用了一种可变容量压缩机，其中通过安装在压缩机内的控制阀和斜盘来自动调整引入量和排放量。
可变容量压缩机可以根据空调运行的整个范围内的冷却负荷的变化可变地控制制冷剂的排放量，因此压缩机频繁的开/关控制是不必要的。因此，通过减小排放到内部空间的空气的温度变化(出现在压缩机打开和关闭的时候)而有可能确保冷却温度的均匀性。
当斜盘的下端部被朝着右侧推动从而倾斜角度减小时，连接至斜盘的活塞的往复运动距离减小，从而冲程减小，由此，制冷剂的排放量也减少。
与此相反，当斜盘的倾斜角度增加时，活塞的操作冲程增加，因此从压缩机排放的制冷剂的量也增加。
然而，根据相关技术的可变容量压缩机，因为制冷剂的压强取决于外部环境而变化，存在如下问题，即使施加相同的控制电压，斜盘的倾斜位置也彼此不同，从而通过活塞的操作来泵送制冷剂的容量发生变化，因此，压缩机的扭矩不能准确识别。
此外，还存在以下一些问题：难以计算操作压缩机所需要的扭矩从而进行精确控制，并难以优化燃料消耗效率，因此，燃料效率恶化。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明已经致力于提供一种可变容量压缩机，其准确并快速地控制斜盘(压缩制冷剂的活塞连接至该斜盘)的斜率，从而可以准确地调整活塞的往复运动距离使其适合于所需要的制冷剂的排放速率和所需要的制冷剂的流动速率，从而改进燃料效率、动力性能和冷却性能。
本发明的各个方面提供了一种可变容量压缩机，其包括：驱动轴，所述驱动轴通过滑轮接收驱动力而旋转，所述滑轮安装至所述驱动轴突出到壳体外部的一个端部，并且所述驱动轴的另一端部插入到所述壳体中；旋转板，所述旋转板具有连接至所述驱动轴的所述另一端部的旋转中心，并且能够旋转地布置在所述壳体中；斜盘，所述斜盘铰链联接至所述旋转板并且与所述旋转板一起旋转；活塞，所述活塞连接至所述斜盘的外圆周侧边缘，并且选择性地插入到设置在所述壳体中的压缩室内，并且当所述斜盘旋转时在所述压缩室中往复运动；旋转轴，所述旋转轴通过铰链销连接至所述斜盘的中心部分，并且与所述斜盘一起旋转；连杆，所述连杆与所述旋转轴连接以在轴向方向上移动所述旋转轴，从而所述斜盘的斜率被调整；以及驱动电机，所述驱动电机连接至所述连杆，并且在所述旋转轴的轴向方向上移动所述连杆。
所述旋转轴可以形成为中空管形状，并且与所述斜盘的旋转中心轴线同轴布置。所述连杆可以与所述斜盘的旋转中心轴线同轴布置，所述连杆的一个端部插入到所述旋转轴中，并且可以固定在所述旋转轴的旋转方向上。所述连杆可以安装至所述旋转轴，并且所述连杆的所述一个端部可以通过轴承盖插入到所述旋转轴中，轴承置于所述轴承盖中。
所述驱动电机可以具有旋转轴，所述旋转轴布置为与所述连杆基本平行，并且通过齿轮装置与所述连杆连接。所述驱动电机可以具有旋转轴，所述旋转轴布置为与所述连杆基本垂直，并且通过齿轮装置与所述连杆连接。所述齿轮装置可以包括：驱动齿轮，所述驱动齿轮安装至所述驱动电机的所述旋转轴；和从动齿轮，所述从动齿轮形成在所述连杆上以对应所述驱动齿轮，并且与所述驱动齿轮啮合。所述从动齿轮可以形成为齿条，该齿条在长度方向上形成在所述连杆的所述另一端部处的一个表面上。
所述驱动电机可以具有与所述连杆同轴布置的旋转轴，该旋转轴推动或拉动所述连杆以通过所述旋转轴在轴向方向上的运动来改变所述斜盘的斜率。所述驱动电机可以具有齿轮箱，该齿轮箱嵌入到所述驱动电机中以将所述旋转轴的旋转转化为轴向运动。
所述驱动电机可以通过电子控制单元(ECU)来控制，该电子控制单元输出控制信号给所述驱动电机，从而通过调整所述驱动电机的旋转量来调整所述斜盘的斜率。所述ECU可以操作所述驱动电机使得所述斜盘的斜率根据车辆的运行状态而调整，而无论空调是否运行，由此通过可变地控制压缩制冷剂的所述活塞来可变地控制所述可变容量压缩机的压缩容量。
根据本发明的可变容量压缩机，斜盘(压缩制冷剂的活塞连接至该斜盘)的斜率得以准确并快速地控制，因此，活塞的往复运动距离可以被准确地控制，使其适合于制冷剂所需要的排放速率和所需要的流动速率。
此外，通过操作能够调整旋转速度和旋转方向的驱动电机，斜盘的斜率可以精确地控制，从而容易地计算操作压缩机所需的扭矩，并且内部结构被简化，与相关技术中应用了利用液压的控制阀的方式相比，精确控制成为可能，由此改进冷却性能并减少制造成本。
此外，斜盘的倾斜角度可以被控制从而倾斜角度在空调没有运行的情况下被设定为例如0°，因此，压缩机的动力消耗被减少从而动力性能和燃料效率得以改进，并且例如初始操作延迟的问题可被解决从而NVH性能可得以改进。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其他特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为根据本发明的示例性的可变容量压缩机的示意性的横截面结构图。
图2为显示了根据本发明的示例性的可变容量压缩机的主要部分的立体图。
图3为显示了根据本发明的另一个示例性的可变容量压缩机的主要部分的立体图。
图4为显示了根据本发明的又一个示例性的可变容量压缩机的主要部分的立体图。
具体实施方式
下面将具体参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
与说明不相关的部分将被省略以清楚地描述本发明，整个说明书中，相同或相似的元件将指定相同的附图标记。
附图中显示的每个部件的尺寸和厚度出于明了和易于说明的目的随意地显示，但本发明并不限于此。一些部分和区域的厚度被放大以清楚地表达。
此外，在整个说明书和权利要求书中，除非明确做出相反描述，词语“包括”以及诸如“包括(comprises)”或“包含(comprising)”的变体应理解为暗示包括所述元件但不排除任何其他元件。
此外，说明书中描述的“单元”、“装置”、“部件”、“构件”等意指执行至少一个功能或操作的综合结构的单元。
图1为根据本发明的各个实施方案的可变容量压缩机的示意性的横截面结构图，而图2为显示了根据本发明的各个实施方案的可变容量压缩机的主要部分的立体图。
参考附图，根据本发明的各个实施方案的可变容量压缩机100准确并快速地控制斜盘111(压缩制冷剂的活塞115连接至该斜盘)的斜率，从而可以准确地调整活塞115的往复运动距离使其适合于所需要的制冷剂的排放速率和所需要的制冷剂的流动速率，从而改进燃料效率、动力性能和冷却性能。
为此目的，如图1和图2所示，根据本发明的各个实施方案的可变容量压缩机100包括壳体101、滑轮103、驱动轴105、旋转板107、斜盘111、活塞115、旋转轴119、连杆123以及驱动电机130。
首先，滑轮103被布置在壳体101的外部，并且接收来自诸如发动机或电机的旋转动力源的扭矩。驱动轴105的一个端部从壳体101突出到外部并安装至滑轮103，该驱动轴105接收通过滑轮103的驱动力而旋转，驱动轴105的另一端部插入到壳体101中。
在例如显示于图1和图2的各个实施方案中，旋转板107具有旋转中心，该旋转中心连接至驱动轴105的所述另一端部处的一侧，所述旋转板107可旋转地布置在壳体101中，并且通过驱动轴105围绕旋转中心轴线而旋转。斜盘111例如通过斜盘铰链109铰链联接至旋转板107，并且与旋转板107一起旋转，该斜盘铰链109设置在旋转板107的边缘处。
此外，活塞115设置为对应压缩室113，该压缩室113在长度方向上形成在壳体101中，多个活塞115在以预定距离与旋转中心轴线隔开的位置处连接至斜盘111的外圆周侧边缘。
当斜盘111旋转时，活塞115选择性地插入到压缩室113中，并且在压缩室113中往复运动，由此在压缩室113中压缩包含制冷剂的工作流体。
在图1和图2中显示的各个实施方案中，旋转轴119例如通过铰链销117而铰链连接至斜盘111的中心，并且与斜盘111一起旋转。旋转轴119可以形成为中空管形状，并且可以布置在斜盘111的旋转中心轴线上。
连杆123连接至旋转轴119以便在轴向方向上通过移动旋转轴119来调整斜盘111的斜率。这里，连杆123被布置在斜盘111的旋转中心轴线上，该连杆123的一个端部插入到形成为中空形状的旋转轴119中，并且在旋转轴119的旋转方向上固定。
连杆123安装至旋转轴119，并且所述一个端部例如通过轴承盖121插入到旋转轴119中，轴承B置于该轴承盖121中，可以连接至连杆123。也就是说，连杆123利用轴承B安装至旋转轴119，因此防止连杆123与旋转轴119一起旋转。
因此，旋转轴119基于连杆123旋转，当连杆123在轴向方向上往复运动时，旋转轴119与连杆123一起移动从而改变斜盘111的斜率。
在图1和图2显示的各个实施方案中，驱动电机130通过齿轮装置125连接至连杆123，并且允许连杆123在旋转轴119的轴向方向上往复运动。这里，将在下面描述齿轮装置125的详细构造和操作。
同时，驱动电机130可以通过ECU140来控制，该ECU140输出控制信号给驱动电机130，从而可以通过调整驱动电机130的旋转量来调整斜盘111的斜率。也就是说，当ECU140操作驱动电机130时，齿轮装置125将驱动电机130的旋转运动转化为直线运动，由此允许与驱动电机130连接的连杆123在轴向方向上被向前或向后移动。
然后，当连杆123在轴向方向上向前或向后移动时，旋转轴119在通过连杆123向前或向后移动时调整斜盘111的斜率。
ECU140操作驱动电机130使得斜盘111的斜率根据车辆的运行状态(无论空调是否运行)而调整，由此可变地控制压缩容量，活塞115通过压缩容量来压缩制冷剂。
此外，ECU140通过控制驱动电机130的旋转速度来准确地确定连杆123向前或向后移动的距离，由此更精确地控制斜盘111的斜率。
此外，ECU140可以利用受到精确控制的斜盘111的斜率来选择扭矩数据，需要该扭矩数据以操作可变容量压缩机100，并且ECU140可以利用所选择的需要的扭矩数据而容易地计算可变容量压缩机100的操作扭矩。
同时，在本示例性实施方案中，如图2所示，驱动电机130可以具有旋转轴131，该旋转轴131布置为与连杆123平行或基本平行，并且通过齿轮装置125与连杆123连接。这里，齿轮装置125包括驱动齿轮127和从动齿轮129，所述驱动齿轮127被安装至驱动电机130的旋转轴131，所述从动齿轮129形成在连杆123上从而与驱动齿轮127对应，并且与驱动齿轮127啮合。
从动齿轮129可以形成为齿条，该齿条在长度方向上形成在连杆123的另一端部处的一个表面上。也就是说，齿轮装置125通过与驱动齿轮127啮合的从动齿轮129将驱动电机130的扭矩传输至连杆123，由此将驱动电机130的扭矩转化为连杆123的直线运动。
图3为显示了根据本发明的各个其它实施方案的可变容量压缩机的主要部分的立体图。同时，在本发明的各个其它实施方案的描述中，相似的附图标记指的是与前述实施方案中的那些相同或相似的构成元件。
参考图3，在根据本发明的各个其它实施方案的可变容量压缩机100中，驱动电机130的旋转轴131布置为与连杆123垂直或基本垂直，并且通过齿轮装置225与连杆123连接。
这里，齿轮装置225包括驱动齿轮227和从动齿轮129，所述驱动齿轮227被安装至驱动电机130的旋转轴131，所述从动齿轮229形成为齿条，该齿条在长度方向上形成在连杆123的另一端部处的一个表面上，从而与驱动齿轮227对应，并且与驱动齿轮227啮合。
如同图1和图2中示出的实施方案，齿轮装置225(其构造如上所描述)通过与驱动齿轮227啮合的从动齿轮229而将驱动电机130的扭矩传输至连杆123，由此将驱动电机130的扭矩转化为连杆123的直线运动。
也就是说，根据本发明的另一个示例性实施方案的可变容量压缩机100与前述示例性实施方案的可变容量压缩机的不同之处在于驱动电机130的旋转轴131被布置为与连杆123垂直或基本垂直。
图4为显示了根据本发明的另外的各个其它实施方案的可变容量压缩机的主要部分的立体图。同时，在本发明的另外的各个其它实施方案的描述中，相似的附图标记指的是与前述实施方案中的那些相同或相似的构成元件。
参考图4，在根据本发明的另外的各个其它实施方案的可变容量压缩机100中，驱动电机130的旋转轴与连杆123同轴布置，并且斜盘111的斜率通过推动或拉动连杆123而利用旋转轴119的往复运动来改变。
这里，将旋转轴的旋转转化为往复运动的齿轮箱325可以嵌入到驱动电机130中。也就是说，与前述实施方案不同，根据本发明的另外的各个其它实施方案的可变容量压缩机100可以具有这样的结构，在该结构中，与齿轮装置125和225对应的齿轮箱325整体地嵌入到驱动电机130中，驱动电机130的旋转运动利用齿轮箱325而直接转化为直线运动，并且直线运动被传递至连杆123。
因此，根据本发明的各个实施方案的可变容量压缩机100，斜盘111(压缩制冷剂的活塞115连接至该斜盘111)的斜率得以准确并快速地控制，因此，活塞115的往复运动距离可以被准确地控制，使其适合于制冷剂所需要的排放速率和所需要的流动速率。
此外，通过操作能够调整旋转速度和旋转方向的驱动电机130，斜盘111的斜率可以精确地控制，从而容易地计算操作压缩机100所需的扭矩，并且内部结构被简化，与相关技术中应用了利用液压的控制阀的方式相比，精确控制成为可能，由此改进冷却性能并减少制造成本。
此外，斜盘111的倾斜角度可以被控制从而倾斜角度在空调没有运行的情况下被设定为例如0°，因此，压缩机100的动力消耗被减少从而动力性能和燃料效率得以改进，并且例如初始操作延迟的问题可被解决从而NVH性能可得以改进。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”或“下”、“向前”或“向后”等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (14)

1.一种可变容量压缩机，包括：
驱动轴，所述驱动轴通过滑轮接收驱动力而旋转，所述滑轮安装至所述驱动轴突出到壳体外部的一个端部，并且所述驱动轴的另一端部插入到所述壳体中；
旋转板，所述旋转板具有连接至所述驱动轴的所述另一端部的旋转中心，并且能够旋转地布置在所述壳体中；
斜盘，所述斜盘铰链联接至所述旋转板并且与所述旋转板一起旋转；
活塞，所述活塞连接至所述斜盘的外圆周侧边缘，并且选择性地插入到设置在所述壳体中的压缩室内，并且当所述斜盘旋转时在所述压缩室中往复运动；
旋转轴，所述旋转轴通过铰链销连接至所述斜盘的中心部分，并且与所述斜盘一起旋转；
连杆，所述连杆与所述旋转轴连接以在轴向方向上移动所述旋转轴，从而调整所述斜盘的斜率；以及
驱动电机，所述驱动电机连接至所述连杆，并且在所述旋转轴的轴向方向上移动所述连杆。
2.根据权利要求1所述的可变容量压缩机，其中：
所述旋转轴形成为中空管形状，并且与所述斜盘的旋转中心轴线同轴布置。
3.根据权利要求1所述的可变容量压缩机，其中：
所述连杆与所述斜盘的旋转中心轴线同轴布置，所述连杆的一个端部插入到所述旋转轴中，并且固定在所述旋转轴的旋转方向上。
4.根据权利要求3所述的可变容量压缩机，其中：
所述连杆安装至所述旋转轴，并且所述连杆的所述一个端部通过轴承盖插入到所述旋转轴中，轴承置于到所述轴承盖中。
5.根据权利要求1所述的可变容量压缩机，其中：
所述驱动电机具有旋转轴，所述旋转轴布置为与所述连杆基本平行，并且通过齿轮装置与所述连杆连接。
6.根据权利要求1所述的可变容量压缩机，其中：
所述驱动电机具有旋转轴，所述旋转轴布置为与所述连杆基本垂直，并且通过齿轮装置与所述连杆连接。
7.根据权利要求5所述的可变容量压缩机，其中所述齿轮装置包括：
驱动齿轮，所述驱动齿轮安装至所述驱动电机的所述旋转轴；和
从动齿轮，所述从动齿轮形成在所述连杆上以对应所述驱动齿轮，并且与所述驱动齿轮啮合。
8.根据权利要求7所述的可变容量压缩机，其中：
所述从动齿轮形成为齿条，该齿条在长度方向上形成在所述连杆的所述另一端部处的一个表面上。
9.根据权利要求1所述的可变容量压缩机，其中：
所述驱动电机具有与所述连杆同轴布置的旋转轴，该旋转轴推动或拉动所述连杆以通过在轴向方向上的所述旋转轴的运动来改变所述斜盘的斜率。
10.根据权利要求9所述的可变容量压缩机，其中：
所述驱动电机具有齿轮箱，该齿轮箱嵌入到所述驱动电机中以将所述旋转轴的旋转转化为轴向运动。
11.根据权利要求1所述的可变容量压缩机，其中：
所述驱动电机通过电子控制单元来控制，该电子控制单元输出控制信号给所述驱动电机，从而通过调整所述驱动电机的旋转量来调整所述斜盘的斜率。
12.根据权利要求11所述的可变容量压缩机，其中：
所述电子控制单元操作所述驱动电机使得所述斜盘的斜率根据车辆的运行状态而调整，而无论空调是否运行，由此通过可变地控制压缩制冷剂的所述活塞来可变地控制所述可变容量压缩机的压缩容量。
13.根据权利要求6所述的可变容量压缩机，其中所述齿轮装置包括：
驱动齿轮，所述驱动齿轮安装至所述驱动电机的所述旋转轴；和
从动齿轮，所述从动齿轮形成在所述连杆上以对应所述驱动齿轮，并且与所述驱动齿轮啮合。
14.根据权利要求13所述的可变容量压缩机，其中：
所述从动齿轮为齿条，该齿条在长度方向上形成在所述连杆的所述另一端部处的一个表面上。
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