CN1065906A - 具有可变排气量机构的斜盘压缩机 - Google Patents

Abstract

公开了一种带可变排气量机构的斜盘压缩机，它 包括一种具有传动轴的传动机构。该压缩机包括一 个具有一个气缸体的压缩机机壳。在气缸体周边上 布置有多个气缸。在各气缸中滑动地配合有活塞并 由传动机构带动作往复运动。传动轴的内端通过固 定在气缸体上中央通孔内的轴承可旋转地支承在气 缸体上。作用在传动轴上的向后力和径向力有效地 为轴承所承受，而不用装设一个位置调节元件，如厚 度不同的垫圈，以调节传动轴的轴向位置。

Description

本发明涉及制冷压缩机，特别涉及具有可变排气量机构的斜盘压缩机，如用于汽车空调系统的带可变排气量机构摆盘压缩机。

图1示出了美国专利4，606，705号（授予Parekh等人）所公开的具有可变排气量机构的摆盘压缩机。仅为了解释方便，将图左侧称为前端，图右侧称为后端。

压缩机100包括压缩机同壳体101，其上做出多个气缸103的缸体102，具有传动轴105和斜盘106的传动机构104，可旋转地安装在斜盘106上并且当传动轴105和斜盘106旋转时进行章动的摆盘107，以及防止摆盘107在进行章动时产生转动的转动防止机构108。活塞109可滑动地置于相应的气缸103中并通过相应的连杆110连接于摆盘107。摆盘107的章动使活塞109在相应的气缸103中作往复运动以压缩其中的致冷剂。曲轴室111由壳体101和缸体102的前端所限定。吸气室112限定在壳体101内缸体102的后面。阀控制机构113位于壳体101内随吸气室压力的变化而使曲轴室111和吸气室之间连通或关闭从而改变曲轴室的压力。曲轴室内压力的变化改变斜盘106相对于一个垂直于传动轴105的平面的倾斜角。斜盘106倾斜角的改变使每个活塞109的行程产生变化从而使压缩机100的容量产生变化。因此，压缩机100的容量是由阀控制机构的运作而改变。

传动轴105的内前端通过滚针轴承101a可旋转地支承在壳体101的前端上。围绕传动轴105的止推滚针轴承101b位于壳体101前端的内端面和用销子115固定连接于传动轴105上的环柱件114前端之间。止推滚针轴承101b承受一个由气缸103中的压缩致冷剂气压反作用力所产生，经过活塞109，连杆110，摆盘107，斜盘106，传动轴105和环柱件114传来的向前推力。

第一环槽105c做在缸体102前面传动轴105的内后端部的外周面上。开口环返回弹簧116藉其按扣部分116a固定在第一环槽105c中。当斜盘106达到其最小斜角位置就与开口环返回弹簧116接触，开口环返回弹簧116的恢复力将斜盘106压回较大斜角的位置。因此，当斜盘106与开口环返回弹簧116接触，就产生一个作用在传动轴105上的向后的力。这个向后力与开口环返回弹簧116恢复力的增大直接成正比地增大。当由于斜盘106与开口环返回弹簧116的接触产生的向后力变得大于气缸103中气压反作用力所产生的向前力时，传动轴105就趋向于向后移动。

另外再参看图2，传动轴105包括与传动轴105内后端做成一体并从其伸出的小直径部分105a，从而在传动轴105内后端形成环脊105b。环脊105b位于缸体102的前面。传动轴105的小直径部分105a通过滚针轴承102a可旋转地支承在缸体102上，滚针轴承102a固定在缸体102的中央通孔117中。滚针轴承102a可用例如压配合的方法固定在中央通孔117中。

从环脊105b向后伸展的第二环槽105d做在传动轴105小直径部分105a的外周面上。垫圈118可滑动地容纳于第二环槽105d中，夹在环脊105b和缸体102之间，从而防止传动轴105向后运动。第二环槽105d的轴向宽度设计成足以容纳有足够厚度的垫圈118。垫圈118径向伸展从而能与缸体102前端面接触。

当这种现有技术压缩机装配时，传动轴105环脊105b侧壁和缸体102前端面之间的间隙由于压缩机零件公差变化而产生改变。因此，垫圈118的厚度要选择成等于或稍小于环脊105b侧壁和缸体102前端面之间的间隙，以便有效地防止传动轴105的向后运动。

然而，当传动轴105趋于向后运动时，传动轴105通过环脊105b将垫圈118压向后，而垫圈118的厚度选择成等于或稍小于环脊105b侧壁和缸体102前端面之间的间隙。因此，当传动轴105趋向于向后运动时，垫圈118被压缩在缸体102和环脊105b之间。结果，垫圈118随着缸体102或传动轴105旋转，在缸体102前端面或环脊105b侧壁上摩擦滑动。这样会在压缩机短期运行之后，在传动轴105和垫圈118之间以及垫圈118和缸体102之间较软元件的摩擦面上产生非正常的磨损。

因此，即使垫圈厚度118在压缩机装配时选择适当，在传动轴105的环脊105b侧壁和缸体102前端面之间仍会产生新的间隙，从而垫圈118会撞击缸体102前端面和传动轴105环脊105b侧壁。垫圈118和缸体102以及环脊105b之间的撞击会产生令人讨厌的噪音。

还有，如果垫圈的厚度错误地选择成小于环脊105b侧壁和缸体102前端面之间的间隙，垫圈118可能撞击缸体102前端面和传动轴105环脊105b侧壁，因为垫圈118可滑动地容纳在第二环槽105d中。垫圈118和缸体102以及环脊105b之间的撞击会产生令人讨厌的噪音。

另外还有，将垫圈118厚度选择成等于或小于环脊105b侧壁和缸体102前端面之间的间隙使压缩机的装配过程复杂化。

图3表示了一种在商业市场上出售的带可变排气量机构的摆盘压缩机的一个有关部分。在图中，同样的数字用来标示与图1和图2中相应的零件，这样相应的注释可以省略。

在这个现有技术中，止推轴承120在环脊105b侧壁和缸体102前端面之间可滑动地安装在传动轴105小直径部分105a上。止推轴承120径向伸展从而与缸体102前端面接触。止推轴承120的厚度选择成等于或稍小于传动轴105环脊105b侧壁和缸体102前端面之间的间隙。止推轴承120有效地接受传动轴105趋向于向后运动时产生的向后推力，从而在缸体102前端面和环脊105b侧壁上不会产生非正常磨损。

但是，装设相当昂贵的止推轴承102使压缩机的制造费用增加。

还有，如果止推轴承120的厚度错误地选择成小于环脊105b侧壁和缸体前端面之间的间隙，如象止推轴承120和缸体102以及环脊105b之间的撞击就会象授予Parekh等人的专利那样产生。

另外还有，将止推轴承的厚度选择成等于或小于环脊105b侧壁和缸体102前端之间的间隙使压缩机装配过程象授予Parekh等人的专利一样复杂化。

图4基本上表示了日本专利申请公开文件1-267374号所揭示的一种带可变排气量机构摆盘压缩机的一个有关部分。在图中，相同的数字表示与图1和2中相应的零件，因此对其注释予以省略。

在这篇现有技术中，止推轴承120和在止推轴承120后面的碟形弹簧121安装在环脊105b侧壁和缸体102前端面之间的传动轴105小直径部分105a上。止推轴承120可滑动地安装在小直径部分105a上。弹簧121压缩地夹在止推轴承120和缸体102之间，这样止推轴承120被弹簧的恢复力持续地压向前方。因此，即使环脊105b侧壁和缸体102前端面的间隙有变化，这个间隙也会被弹簧121通过止推轴承120填满而不用选择止推轴承120的厚度。此外，止推轴承120有效地接纳在传动轴105趋向于向后移动时所产生的向后推力，从而在缸体102前端面和环脊105b侧壁上不会产生非正常磨损。

但是，由于止推轴承120被碟形弹簧121的恢复力持续地压向前，止推轴承120组成零件间的滚动摩擦增加，从而降低了止推轴承120的寿命。另外，装设相当昂贵的止推轴承120引起压缩机制造费用增加。还有，在止推轴承120之外再装设有碟形弹簧121，增加了压缩机的零件数目。

因此，本发明的目的是提供一种改进的固定于缸体通孔内的轴承机构，从而有效地接受作用在传动轴上的轴向和径向力，不用装设轴向位置调节元件来调节传动轴的轴向位置。

本发明的目的通过下述压缩机达到。一种例如摆盘式压缩机的斜盘压缩机，它包括有一个压缩机壳体，壳体内包含有一个曲轴室，一个吸气室和一个排气室。压缩机壳体还包括一个具有多个气缸的缸体。每个气缸内都可滑动地配合有一个活塞。一个传动机构与活塞连接用于带动活塞在气缸内作往复运动。传动机构包括一个可旋转地支承在壳体中的传动轴。还有一个连接机构用于可传动地将活塞与传动轴连接，并将传动轴的旋转运动转换成活塞的往复运动。连接机构包括一个斜盘，它有一个相对于垂直于传动轴的平面成一斜角的表面。该斜角随曲轴室压力的变化而改变，从而改变压缩机的容量。一个连系通道将曲轴室和吸气室连系起来。一个阀控制机构控制连系通道的开放和关闭以产生曲轴室压力的变化。

传动轴包括一个从其一端伸出的小直径部分，在传动轴的一端做成一个环脊。传动轴的小直径部分可旋转地通过一个例如径向滚珠轴承支承在缸体的通孔上。该径向滚珠轴承包括一个外环，一个内环和多个例如滚珠的滚动件滚动地置于外环和内环之间。轴承通过外环、内环和滚动件接受作用在传动轴上的轴向和径向力。

轴承外环的外周面与孔的内周面摩擦接合。内环可滑动地接纳传动轴小直径部分于其中，而内环的一端与传动轴的环脊侧壁接触。

附图简介

图1是一种现有技术的带可变排气量机构摆盘式压缩机的纵向剖视图。

图2是图1中一个有关部分的剖视图。

图3是一个与图2相似的视图，表示了另一种现有技术的带可变排气量机构的摆盘式压缩机的有关部分。

图4是一个与图2相似的视图，表示了另一种现有技术的带可变排气量机构的摆盘式压缩机的有关部分。

图5是本发明第一实施例的带可变排气量机构的摆盘式压缩机的纵向剖视图。

图6是图5中一个有关部分的剖视图。

图7a-7c是与图6相似的视图，表示将一个径向滚珠轴承固定安装在传动轴内后端外周面和气缸体中央通孔前端的内周面之间的过程。

图8是一个与图6相似的视图，表示了本发明第二实施例的带可变排气量机构的摆盘式压缩机的一个有关部分。

图9是一个与图6相似的视图，表示了本发明第三实施例的带可变排气量机构的摆盘式压缩机的一个有关部分。

图10是一个与图6相似的视图，表示了本发明第四实施例的带可变排气量机构的摆盘式压缩机的一个有关部分。

图5表示了本发明第一实施例的摆盘压缩机10的结构。仅为了解释方便，将图左侧称为前端，将图右侧称为后端。

压缩机10包括具有气缸体21的圆柱形壳体组件20，位于气缸体21的一端的前端板23，形成在气缸体21和前端板23之间的曲轴室22，以及位于气缸体21相对的一端的后端板24。前端板23用多个螺钉23a安装在气缸体21的前开口端上将曲轴室22关闭于其中。后端板24用多个螺钉24a安装在气缸体21的相对一端。阀板25位于后端板24和气缸体21之间。孔231开在前端板23的中央。传动轴26靠轴承30支承在孔231内。传动轴26包括与传动轴26做成一体并从传动轴26内后端伸出的小直径部分26a，从而在传动轴26的内后端形成一个环脊26b。中央孔210伸展穿过气缸体21到气缸体21的前端面。传动轴26的小直径部分26a靠位于中央孔210内的轴承31可旋转地支承着。传动轴26的小直径部分26a，轴承31和中央孔210之间的关系将在下面详细描述。阀控制机构19位于孔210中，在传动轴26后面。

凸轮转子40用销子261固定在传动轴26上，并同轴27一起旋转。止推滚针轴承32位于前端板23的轴向内（后）端面和凸轮转子40的相邻轴向前端面之间。凸轮转子40包括具有销子42从其上伸出的臂41。斜盘50位于传动轴26上并包括传动轴26从其内通过的孔53。

孔53的详情在美国专利4，846，049号（授予Terauchi）中有描述。作为本发明的关联特征，该专利公开了斜盘50的最大和最小倾斜角取决于孔53的构形。斜盘50的位置与凸轮转子40相邻。

斜盘50包括具有槽52的臂51和毂54。凸轮转子40和斜盘50用销子42连接，销子42插入槽52中以形成一个铰链连接。销子42在槽52中可以滑动，使斜盘50相对于传动轴26的纵轴线的角度位置可以调整。

当斜盘50趋向于运动其斜倾角小于最小倾斜角的角度位置时，孔53内壁一部分和传动轴53外周表面一部分之间的过大摩擦产生一个作用在传动轴26上的向后力。当这种孔53内壁一部分和传动轴53外周表面一部分之间的过大摩擦所产生的向后力变得大于由下述气缸70内的气压反作用力所产生的向前力时，传动轴26趋向于向后移动。

摆盘60通过轴承61和62安装在斜盘50的毂54上从而斜盘50可与之相对旋转。斜盘50的旋转运动使摆盘60产生章动。叉状滑块63附地摆盘60的外周端上并装在固定于前端板23和气缸体21之间的滑轨64中。叉状滑块63防止摆盘60旋转，而摆盘60在凸轮转子40和斜盘50旋转时沿滑轨64往复运动。气缸体21包括多个沿外周布置的气缸70，活塞71在其中作往复运动。每个活塞71用相应的连杆72在外周位置与摆盘60连接。摆盘60的章动使活塞71在气缸70内作往复运动以压缩其中的致冷剂。

后端板24包括位于周边的环状吸气室241和位于中央的排气室251。阀板25位于气缸体21和后端板24之间并包括多个将吸气室241与相应气缸连接起来的装有气门的吸气口242。阀板25还包括多个将排气室251与相应气缸连接起来的装有气门的排气口252。吸气口242和排气口中252装设有如美国专利4，011，029号（授予Shimizu）所描述的适当的簧片阀。

吸气室241包括连接于外制冷回路（未示出）上蒸发器的入口241a。排气室251设有连接于制冷回路（未示出）上冷凝器的出口251a。在气缸体21和阀板25的前面之间，以及阀板25的后面和后端板24之间，分别设有密封垫圈27和28，以密封气缸21，阀板25和后端板24的配合面。

连接通道600连接曲轴室22和吸气室241，并包括中央孔210和通道150。阀控制机构19控制连接通道600的开关以改变压缩机的容量，如美国专利4，960，367号（授予Terauchi）所述。

在压缩机10运转时，传动轴26由汽车发动机通过电磁离合器300带动旋转。凸轮转子40随传动轴26一起旋转，斜盘50也随之旋转，从而使摆盘60产生章动。摆盘60的章动使活塞71在其各自的气缸70中作往复运动。当活塞71作往复运动，通过入口241a引入吸气室241的致冷剂气体，通过吸气口242流进各气缸70，在其中被压缩。被压缩的致冷剂气体从各气缸70通过排气口252被排入排气室251，再从该处通过出口251a进入制冷回路。

压缩机10的容量可以随蒸发器垫载荷的变化或压缩机转速的变化进行调节以保持吸气室241处于一个常压。压缩机的容量通过改变斜盘50相对于垂直于传动轴26轴线的平面的角度而调节。该角度取决于曲轴室  的压力。曲轴室压力的增加使斜盘50和摆盘60的倾斜角减小，并减小压缩机的容量。曲轴室压力的减小使斜盘50和摆盘60的角度增加，并从而增加压缩抽容量。

阀控制机构19随曲轴室压力进行作用，其作用点根据排气压力而改变，以控制曲轴室和吸气室之间的连系，调节曲轴室压力，从而改变斜盘50的倾斜角，并改变压缩机的工作容量。当然其他类型的阀控制机构也可用于本发明的压缩机。

再参看图6，中央孔210包括做在其前端部分的大直径部分210a，从而在大直径部分210a的后端形成一个环脊210a。径向滚珠轴承31包括外环311，内环312和多个用一保持架以等间隔滚动地置于外环311和内环312之间的滚珠313。外环311的内周面上做出断面为弧形的环槽311a。内环312的外周面上做出断面为弧形的环槽312a。滚珠313被相应的环槽311a和312a所容纳。外环311的外径设计成比中央孔210大直径部分210a的直径稍大。内环312的内径设计成比传动轴26小直径部分26a的直径稍大。

径向滚珠轴承31用例如压配合的方法固定在气缸体21前端面和环脊210b侧壁之间的中央孔210大直径部分210a中。传动轴26的小直径部分26a用例如动配合的方法稍可滑动地装在径向滚珠轴承31中，同时环脊26b的侧壁与径向滚珠轴承31内环312的前端相接触。

在径向滚珠轴承31的结构中，作用在传动轴26上的向后力和径向力压住内环312，使内环312环槽312a的前部与滚珠313的前下部接触，而滚珠313的后上部与外环311环槽311a的后部接触。因此，作用在传动轴26上的向后力和径向力由径向滚珠轴承31有效地承受。

参看图7a-7c，将径向滚珠轴承31装入中央孔210的大直径部分210a和将传动轴26的小直径部分26a装入径向滚珠轴承31的过程如下。

首先，参看图7a，用一个向后运动的圆柱体件400将径向滚珠轴承31从中央孔210的前侧压入中央孔210的大直径部分210a，圆柱体件400的后端与内外环311和312的前端都接触，压到外环311的后端与环脊210b接触为止。

然后，参看图7b，将传动轴26的小直径部分26a可滑动地插入径向滚珠轴承，直到前端板23的外后端面与圆柱形壳体组件20的前端面接触为止。另外，中央孔210大直径部分210a的轴向长度设计成使传动轴26的环脊26b的侧壁和径向滚珠轴承31的前端面之间产生一个间隙，而外环311后端与环脊210b接触。

最后，参看图7c，用一个向前运动的圆柱体件500将径向滚珠轴承31向后压回，圆柱体件500的环状前端500a与内外环311和312的后端接触，压到内环312前端与传动轴26环脊26b的侧壁接触为止。即使径向滚珠轴承31被向前压回，轴承31外环311的外周面积和中央孔210大直径部分210a内周面之间仍有足够摩擦地互相结合，从而传动轴26的向后运动被轴承31有效地防止。

如上所述，在本发明中，作用在传动轴27上的向后力和径向力有效地为固定在气缸体中央孔的轴承所承受，而不用装设轴向位置调整元件，例如厚度不同的垫圈，来调整传动轴的轴向位置。

图9表示本发明的第二实施例。在第二实施例中，第一实施例的径向滚珠轴承31用向心推力滚珠轴承310代替。

图9表示本发明的第三实施例。在第三实施例中，第一实施例的径向滚珠轴承31用圆柱滚子轴承320代替。

图10表示本发明的第四实施例。在第四实施例中，第一实施例的径向滚珠轴承31用圆锥滚子轴承330代替。

在本发明的第二至第四实施例中，由于轴承310，320和330不是相对于垂直于各轴承轴线的中心面的对称体，各轴承被压入中央孔210大直径部分210a使其某一轴向端保持与传动轴26环脊26a侧壁接触。将各轴承装入中央孔210的大直径部分210a以及将传动轴26的小直径部分26a装入各轴承的方法和上述第一实施例的方法一样，因此对其描述予以省略。另外，各实施例的效用也同第一实施例一样，故对其描述亦加以省略。

本发明已结合优先实施例详细描述。但是这些实施例仅作为举例，而非对本发明的限制。本领域的技术人员可以理解，在权利要求书所限定的本发明范围内可以作出其他的变化和修改。

Claims (5)

1、一种斜盘压缩机，它包括一个包藏曲轴室，吸气室和排气室在其中的壳体，上述压缩机壳体包括一个具有多个气缸的气缸体，同上述各气缸配合的活塞，与上述活塞连接使上述活塞在上述气缸内作往复运动的传动装置，上述传动装置包括一个可旋转地支承上述壳体中的传动轴，用于可传动地将上述活塞同上述传动轴连接起来并将上述传动轴的旋转运动转变为上述活塞的往复运动的连接装置，上述连接装置包括一个具有相对于垂直于上述传动轴轴线的平面成一倾斜角的表面的斜盘，该倾斜角随上述曲轴室压力的变化而变化，以改变上述压缩机的容量，一个将上述曲轴室与上述吸气室连通的连系通道，一个控制上述连系通道开关以引起上述曲轴室压力改变的阀控制机构，上述传动轴包括一个从其一端伸出的小直径部分，从而在上述传动轴的上述一端形成一个环脊，上述传动轴的上述小直径部分通过轴承装置可旋转地支承在上述气缸体上做出的通孔中，上述轴承装置包括一个外环，一个内环和多个滚动地装在上述外环和内环之间的滚动元件，上述轴承装置通过上述外环和内环及上述滚动元件承受作用在上述传动轴上的轴向和径向力，

其特征在于，

上述轴承装置的上述外环的外周表面摩擦地结合于上述孔的上述内周壁，上述内环可滑动地容纳上述传动轴的上述小直径部分于其中，而上述内环的一端与上述传动轴的上述环脊的侧壁接触。

2、如权利要求1所述的斜盘压缩机，其特征在于，上述轴承装置是径向滚珠轴承。

3、如权利要求1所述的斜盘压缩机，其特征在于，上述轴承装置是向心推力滚珠轴承。

4、如权利要求1所述的斜盘压缩机，其特征在于，上述轴承在装置是圆柱滚子轴承。

5、如权利要求1所述的斜盘压缩机，其特征在于，上述轴承是装置是圆锥柱子轴承。

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