CN1083938C - 压缩机用的活塞 - Google Patents

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Abstract

一种对含油的气体进行压缩的压缩机用的活塞，该压缩机包括外壳和驱动体，该外壳具有曲柄室和用于接纳所述活塞的汽缸内腔，所述驱动体设置在曲柄室内部，它通过连接部件随活塞而动作，所述驱动体通过连接部件使活塞在上死点和下死点之间作往复运动，所述活塞设置有前部以及后部，所述前部用于对送入汽缸内腔内部的气体进行压缩，所述后部从所述前部向曲柄室延伸以便与所述驱动体相连接，其特征在于：所述后部具有位于曲柄室内的自由端，该自由端设有端面和周面，该端面的周缘形成有连接该端面和周面的倾斜面，该倾斜面在活塞从上死点朝向下死点移动时，起用于将曲柄室内部的油导入所述连接部件中的导向部的作用。

Description

压缩机用的活塞
本发明涉及通过斜盘等驱动体将驱动轴的旋转变换为活塞的往复运动的活塞式压缩机，本发明特别涉及该压缩机用的活塞。
一般人们知道机动车中的空调装置所采用的压缩机为活塞式压缩机。在该活塞式压缩机中，用于使活塞往复运动的斜盘支承于曲柄室内部的驱动轴上。上述斜盘将驱动轴的旋转变换为位于汽缸内腔中的活塞的往复运动。随着该活塞的往复运动，从吸入室吸入汽缸内腔内部的冷却气体在上述汽缸内腔中受到压缩，之后排到排出室。
上述活塞式压缩机可将冷却气体从外部冷却回路，通过曲柄室送入吸入室的类型。按照上述方式，在冷却气体的吸入通路的局部由曲柄室构成的压缩机中，由于从外部冷却回路提供的冷却气体通过曲柄室内部，这样可利用包含于冷却气体中的润滑油，对曲柄室内部的活塞和斜盘等每个部件进行很好的润滑。
与此相对，还包括下述类型的压缩机，该压缩机可将从外部冷却回路提供的冷却气体在不通过曲柄室的情况下送入吸入室。比如，在变容式压缩机中，斜盘以可产生摆动的方式支承于驱动轴上。上述斜盘的倾角随曲柄室内部的压力和汽缸内腔内部的压力之间的差值而变化。而压缩机的排出容量根据上述斜盘的倾角而变化。可通过控制阀调节曲柄室内部的压力来使曲柄室内部的压力和汽缸内腔内部的压力之间的差值发生改变。于是，在上述的变容式压缩机中，由于必需对可控制斜盘倾角的曲柄室内部的压力进行调节，这样吸入通路的局部不由曲柄室构成。在上述压缩机中，曲柄室内部的每个部件主要通过漏气和送入曲柄室内部的润滑油进行润滑。另外，上述漏气指下述的冷却气体，即在活塞对汽缸内腔内部的冷却气体进行压缩时，从活塞的外缘面和汽缸内腔的内缘面之间通过，之后从汽缸内腔内部朝向曲柄室漏出的冷却气体。
上述漏气的量，即供给曲柄室内部的、所得润滑油的量由活塞的外缘面和汽缸内腔的内缘面之间的间隙尺寸来确定。于是，为了向曲柄室内部供给下述量的润滑油，该润滑油的量足以对曲柄室内部的每个部件进行良好的润滑，则必需扩大上述间隙。但是，如果扩大活塞和汽缸内腔之间的间隙，则会降低压缩机的压缩效率。
为了解决上述问题，图8所示的压缩机为人们公知。在该压缩机中，在缸体101和外壳前部102之间的曲柄室103内部，具有驱动体功能的斜盘100以可与驱动轴104一起旋转的方式装设于该驱动轴104上。单柱活塞105接纳于形成在缸体101中的汽缸内腔101a内部。活塞105的后端具有后部105a，该后部105a朝向曲柄室103伸出。两个靴座106以可滑动的方式嵌入后部105a中，并且以可滑动的方式夹持斜盘100。通过斜盘100和靴座106，将驱动轴104的旋转运动变换为活塞105在汽缸内腔101a内部的往复直线运动。
环形槽107形成于活塞105的外缘面上。随着活塞105的往复运动，便将附着于汽缸内腔101a的内缘面上的润滑油刮到环形槽107内部，从而将润滑油送入曲柄室103内部。该润滑油对斜盘100和活塞105之间的连接部位等地方进行润滑。在具有上述结构的压缩机中，在活塞105和汽缸内腔101a之间的间隙不增加的情况下，即在不降低压缩机的压缩效率的情况下，可对曲柄室103内部的每个部件进行良好的润滑。
活塞105的后部105a的外缘面的局部形成有与外壳前部102的内缘面相接触的圆弧面。由于该后部105a上的圆弧面与外壳前部102的内缘面相接触，从而可防止活塞105以中心轴线为中心产生旋转。
活塞105和斜盘100之间的连接部位为必须进行润滑的部位之一。另外，在图8所示的活塞105中，后部105a的端面的外缘，即后部105a的端面与后部105a的外缘面之间所夹的角部的截面成直角状。于是当活塞105从上死点朝向下死点移动时，附着于后部105a的端面上的润滑油，或存储于曲柄室103底部中的润滑油不流入活塞105和斜盘100之间的连接部位，由于后部105a的端面的作用，该润滑油受压而朝向图8的左方飞散开。另外由于后部105a的角部的刮动，附着于外壳前部102的内缘面上的润滑油也朝向图8中的左方飞散开。因此，润滑油不能很好地送向活塞105和斜盘100的连接部位。
本发明的目的在于提供一种压缩机用的活塞，该活塞可将曲柄室内部的润滑油很好地送向活塞和驱动体之间的连接部位。
为了实现上述目的，本发明公开了一种对含油的气体进行压缩的压缩机用的活塞，该压缩机包括外壳和驱动体，该外壳具有曲柄室和用于接纳所述活塞的汽缸内腔，所述驱动体设置在曲柄室内部，它通过连接部件随活塞而动作，所述驱动体通过连接部件使活塞在上死点和下死点之间作往复运动，所述活塞设置有前部以及后部，所述前部用于对送入汽缸内腔内部的气体进行压缩，所述后部从所述前部向曲柄室延伸以便与所述驱动体相连接，其特征在于：所述后部具有位于曲柄室内的自由端，该自由端设有端面和周面，该端面的周缘形成有连接该端面和周面的倾斜面，该倾斜面在活塞从上死点朝向下死点移动时，起用于将曲柄室内部的油导入所述连接部件中的导向部的作用。
图1为具有本发明第1实施例的活塞的变容式压缩机的整体剖面图；
图2为活塞的放大透视图；
图3为设置于下死点处的活塞的透视图；
图4为活塞上的直线槽的形成位置的说明图；
图5为活塞后部的侧面放大图；
图6为第2实施例的活塞后部的侧面图；
图7为第3实施例的活塞后部的侧面图；
图8为已有的压缩机的局部剖面图。
下面根据附图1～5对具有本发明第1实施例的活塞的变容式压缩机进行描述。
如图1所示，外壳前部11与缸体12前端相连接。外壳后部13通过阀板14与缸体12的后端相连接。压缩机的外壳由外壳前部11，缸体12和外壳后部13构成。
在上述外壳后部13内部以间隔开的方式形成有吸入室13a和排出室13b。阀板14包括吸入阀14a，排出阀14b，吸入口14c和排出口14d。在上述外壳前部11和缸体12之间形成有曲柄室15。驱动轴16以穿过曲柄室15内部的方式通过一对轴承17可旋转地支承于外壳前部11和缸体12上。
凸片18**(1ug)固定于上述驱动轴16上。作为驱动体的斜盘19按照下述方式支承于曲柄室15内部，该方式为：它可沿驱动轴16的轴线L1的方向移动，并且可产生摆动。上述斜盘19通过铰接机构20与凸片18相连接。该铰接机构20包括形成于凸片18上的支承臂20a，形成于斜盘19上的一对导向销20b。该导向销20b以可滑动的方式插入形成于支承臂20a上的一对导向孔20c中。铰接机构20可使斜盘19与驱动轴16一起旋转，并对斜盘19沿轴线L1方向的移动和斜盘19的摆动进行导向。
在驱动轴16的周围，在上述缸体12中形成有多个汽缸内腔12a。单柱活塞21以可作往复运动的方式接纳于每个汽缸内腔12a内。活塞21包括中空的前部21c和后部21a，该后部21a从上述前部21c的后端朝向曲柄室15伸出。在后部21a的腹部一侧形成有凹部21b。该凹部21b中的相对的一对内壁形成有呈截头球形的接纳面21d。靴座22在上述半球形部中以可相对滑动的方式与每个接纳面21d相嵌合。
上述斜盘19的外缘部在插入每个活塞21中的凹部21b内部时，以可滑动的方式通过一对靴座22的平面部夹持住。上述靴座22用作将活塞21与斜盘19连接的连接部件。通过斜盘19和靴座22，将驱动轴16的旋转运动变换为活塞21在汽缸内腔12a内部的往复直线运动。在活塞21处于从上死点移动到下死点的吸入行程时，吸入室13a内部的冷却气体从吸入口14c将吸入阀14a推开，从而流入汽缸内腔12a内部。在活塞21处于从下死点移动到上死点的压缩行程时，汽缸内腔12a内部的冷却气体受到压缩，同时从排出口14d将排出阀14b推开，并排入排出室13b。
供给通路23按照下述方式形成于缸体12，阀板14和外壳后部13中，该方式为：该通路23与排出室13b和曲柄室15相连通。由电磁阀形成的容量控制阀24以位于供给通路23的途中的方式设置于外壳后部13上。当对控制阀24中的螺线管24a进行励磁时，阀体24b将阀孔24c关闭。当对螺线管24a消磁时，阀体24b将阀孔24c打开。
放压通路16a形成于驱动轴16内部。放压孔12b形成于缸体12和阀板14中。曲柄室15通过放压通路16a和放压孔12b与吸入室13a相连通。
在对螺线管励磁而供给通路处于关闭的状态，排出室13b内部的高压冷却气体不送给曲柄室15。在此状态，曲柄室15内部的冷却气体通过放压通路16a和放压孔12b流向吸入室13a，曲柄室15中的压力与吸入室13a内部的较低的压力接近。因此，如图1所示，斜盘19的倾角为最大，压缩机的排出容量为最大。由于斜盘19前面所设置的止动件19a与凸片18相接触，这样可按照下述方式对斜盘19进行限制，该方式为：斜盘19以不超过预定的最大倾角倾斜。
在通过螺线管24a消磁而将供给通路23打开的状态，排出室13b内部的高压冷却气体供给曲柄室15，从而曲柄室15内部的压力上升。因此，斜盘19的倾角达到最小，压缩机的排出容量为最小。斜盘19与装设于驱动轴16上的环25相接触，从而对斜盘的最小倾角进行限制。
按照上述方式，随着控制阀24中的螺线管24a的励磁和消磁，供给通路23实现关闭和打开，从而可对曲柄室15内部的压力进行调节。当曲柄室15内部的压力改变时，作用于活塞21后面(图1左侧面)的曲柄室15内部的压力，与作用于活塞21前面(图1右侧面)的缸内壁12a内部的压力之间的差值改变，随着上述压力差的改变，使斜盘19的倾角产生变化。随着该斜盘19的倾角的变化，活塞21的移动行程发生改变，从而压缩机的排出容量得到调节。
如图1～4所示，在活塞21的前部21c的前端的外缘面上按照沿该外缘方向延伸的方式形成有环形槽26。如图3所示，当活塞21移动到下死点时，该环形槽26形成于受汽缸内腔12a作用而不暴露于曲柄室15内部的位置。另外在图1和3中，斜盘19处于最大倾角状态。
如图1～4所示，在活塞21的前部21c的外缘面上，按照沿相同的活塞21的中心轴线L2延伸的方式形成有直线槽27。该直线槽27的一端位于环形槽26附近。直线槽27位于活塞21的外缘面上的下述将要描述的位置。如图4所示，在从驱动轴16的旋转方向R1为顺时针旋转方向一侧看到活塞21的状态下，换言之，从活塞后部21a一侧看到活塞21的状态下，假设有下述的直线L3，该直线L3为驱动轴16的中心轴线L1和活塞21的中心轴线L2之间的连线。在该直线L3与活塞21的外缘面之间的交点P1，P2中，远离驱动轴16的中心轴线L1的交点P1位于相当于时钟中的12点的位置。在此场合，直线槽27设置于活塞21的外缘面上的相当于时钟中的9～11点的范围E内。
另外，如图12所示，当活塞21移动到上死点附近时，直线槽27的长度和位置这样确定，即该槽27形成于受汽缸内腔12a作用不露出于曲柄室15内部的位置。直线槽27与环形槽26不连通。
通过无心研磨法对上述活塞21的表面进行研磨。虽然在图中未特别示出，但是按照上述无心研磨法，不采用用于固定作为待加工部件的活塞21的夹头，在活塞21设置于接纳台上的状态使活塞21与研磨轮一起旋转，同时对该活塞21进行研磨。因此，在直线槽27沿活塞21的外缘方向设置有多个的场合，由于设置于接纳台上的活塞21的旋转中心不稳定，从而不能进行高精度的研磨。于是，为了通过无心研磨法对活塞21进行高精度的研磨，要尽可能地减少直线槽的个数。按照本实施例，仅仅形成有一个下述的直线槽27，该直线槽27具有将润滑油送入曲柄室15内所必需的最小宽度和深度。
如图1，2和5所示，在上述活塞21的后部21a的端部设置有基本呈T字形的旋转止动件21e。当活塞21作往复运动时，该旋转止动件21e在外壳前部11的内缘面上产生滑动，从而可防止活塞21以中心轴线L2为中心产生旋转。在旋转止动件21e的端面的外缘上形成有倾斜面28。当活塞21从上死点朝向下死点移动时，附着于后部21a的端面和外壳前部11的内缘面上的润滑油，以及存储于曲柄室15的底部的润滑油沿倾斜面28送向活塞21和斜盘19之间的连接部位。
凹部29形成于后部21a的背侧，即外壳前部11中与内缘面相对的一侧的，除旋转止动件21e以外的部分上。该凹部29的最大宽度W1小于旋转止动件21e的最大宽度W2。在旋转止动件21e中，平面部30形成于外壳前部11中的与内缘面相对的表面中间部。具有旋转止动件功能的一对圆弧面31形成于旋转止动件21e中的平面部30的两侧。该圆弧面31的曲率半径与外壳前部11的内缘面的曲率半径基本相等。圆弧面31与外壳前部11的内缘面相接触。在平面部30和外壳前部11的内缘面之间形成有空隙S1。
当活塞21作往复运动时，旋转止动件21e上的圆弧面31与外壳前部11的内缘面滑动配合，这样可阻止活塞21绕中心轴线L2产生旋转。另外，在活塞21作往复运动时，曲柄室15内部的润滑油通过平面部30和外壳前部11的内缘面之间的空隙S1而流入凹部29，之后送向活塞21和斜盘19之间的连接部位，即靴座22中。
下面对具有上述结构的变容式压缩机的动作进行说明。
在活塞21处于从上死点移动到下死点的吸入行程时，吸入室13a内的冷却气体吸入到汽缸内腔12a内部。此时，冷却气体中所含有的部分润滑油附着于汽缸内腔12a的内缘面。在活塞21处于从下死点移动到上死点的压缩行程时，汽缸内腔12a内部的冷却气体受到压缩，之后排到排出室13b。此时，汽缸内腔12a内部的部分冷却气体作为漏气**(blow-bigas)通过活塞21的外缘面和汽缸内腔12a的内缘面之间较窄的空隙C1而漏到曲柄室15中。此时，漏气中所含有的部分润滑油附着于汽缸内腔12a的内缘面。
随着活塞21的往复运动，附着于汽缸内腔12a的内缘面上的润滑油通过活塞21上的环形槽26的开口外缘刮动，之后存储于该环形槽26的内部。
当活塞21处于压缩行程时，由于从汽缸内腔12a漏出的漏气的作用，从而使环形槽26内部的压力增加，整个直线槽27为汽缸内腔12a的内缘面挡住，当在上述以外的区域时，直线槽27中的至少一部分在曲柄室15内部露出。因此，直线槽27内部的压力等于，或高于与曲柄室15内部的压力。环形槽26通过空隙C1与直线槽27连通。于是，当活塞21处于压缩行程时，由于环形槽26内部的压力和直线槽27内部的压力之间产生的压力差的作用，环形槽26内部的润滑油流入直线槽27内部。流入直线槽27内部的润滑油通过直线槽27中在曲柄室15内露出的部分而流入曲柄室15中。
当斜盘19的倾角减小时，即使在活塞21移动到下死点的情况下，直线槽27仍然不会相对汽缸内腔12a露出。但是，按照本实施例，直线槽27的端部至前部21c中的靠近后部21a一侧的外缘的长度较短。于是，直线槽27内部的润滑油很容易从直线槽27的端部，通过汽缸内腔C1而排入曲柄室15。
送向曲柄室15的润滑油存储于曲柄室15的底部，并且附着于外壳前部11的内缘面上。当活塞21处于从上死点移动到下死点的吸入行程时，润滑油沿形成于后部21a端面外缘上的倾斜面28，流向活塞21与斜盘19之间的连接部位，即靴座22处。此外，在活塞21处于吸入行程时，外壳前部11的内缘面上的润滑油通过平面部30和外壳前部11的内缘面之间的空隙S1而流入凹部29，之后流向活塞21和斜盘19之间的连接部位。
因此，在活塞21处于吸入行程时，附着于后部21a端面和外壳前部11的内缘面上的润滑油，或存储于曲柄室15底部的润滑油不会产生在初期因受到后部21a的端面的推压而飞散开的现象。于是，曲柄室15内部的润滑油会很好地流向对必须进行润滑的部位之一的，活塞21和斜盘19之间的连接部位。
倾斜面28形成于与外壳前部11的内缘面相接触的旋转止动件21e上。于是，附着于外壳前部11的内缘面的润滑油会顺利地流入该倾斜面28和外壳前部11的内缘面之间，从而可高效率地送向活塞21和斜盘19之间的连接部位。
另外，倾斜面28形成于旋转止动件21e的端面的整个外缘。于是，润滑油可更加高效率地从旋转止动件21e的整个外缘流向活塞21和斜盘19之间的连接部位。
凹部29形成于活塞21的后部21a的背侧。该凹部29在后部21a和外壳前部11的内缘面之间形成润滑油通路。另外，活塞21的后部21a中的凹部29的最大宽度W1小于旋转止动件21e的最大宽度W2。于是，通过倾斜面28送入凹部29的润滑油可高效率地，顺利地通过通过凹部29而流到活塞21和斜盘19之间的连接部位。
平面部30形成于旋转止动件21e中的与外壳前部11的内缘面相对的局部表面上。因此，在活塞21进行往复运动时，曲柄室15内部的润滑油通过平面部30和外壳前部11的内缘面之间的空隙S1，高效率地送向活塞21和斜盘19之间的连接部位。
下面根据图6对本发明的第2实施例进行说明。按照第2实施例，旋转止动件21e中的与外壳前部1的内缘面相对的整个表面形成作为止动部分的一个圆弧面31，而省略了平面部30。在旋转止动件21e的端面外缘中，仅仅在与圆弧面31相对的部分上形成有倾斜面28。
因此，本实施例与在旋转止动件21e的端面的整个外缘形成倾斜面28的场合相比较，更容易对倾斜面28进行加工。另外，由于旋转止动件21e和外壳前部11的内缘面的接触面增加，从而可更加确实地防止使活塞21以中心轴线L2为中心产生旋转，使活塞稳定地进行动作。
下面根据图7对本发明的第3实施例进行描述。按照第3实施例，在旋转止动件21e端面的外缘中，倾斜面28仅仅形成于与圆弧面31和平面部30相对应的部分的以外的区域。因此，本实施例与在旋转止动件21e的端面的整个外缘上形成倾斜面28的场合相比较，更容易对倾斜面28进行加工。
另外，本发明的实施例也可按照下述方式进行变换。
倾斜面28也可按照分成多个部分的方式设置于旋转止动件21e端面的外缘上。
倾斜面28即可为平面，也可为曲面。
倾斜面28的形成位置，面积，或与旋转止动件21e的端面的角度也可分别随接纳于每个汽缸内腔12a中的活塞21而不同。按照上述结构，送给活塞21和斜盘19之间的连接部位的润滑油的量可分别根据接纳于每个汽缸内腔12a中的活塞21而调节。比如，在位于曲柄室15底部的汽缸内腔12a内部的活塞21中，如果倾斜面28的面积较大，则存储于曲柄室15底部的润滑油以大量的方式通过倾斜面28供给活塞21和斜盘19之间的连接部位。
直线槽27也可直接与环形槽26连通。按照该结构，可进一步顺利地将环形槽26内部的润滑油送向直线槽27。
直线槽27的端部也可延伸到前部21c中靠近后部21a一侧的外缘处。按照上述结构，由于直线槽27经常与曲柄室15直接连通，这样润滑油可进一步顺利地从直线槽27送入曲柄室15中。

Claims (10)

1.一种对含油的气体进行压缩的压缩机用的活塞，该压缩机包括外壳(11，12，13)和驱动体(19)，该外壳具有曲柄室(15)和用于接纳所述活塞(21)的汽缸内腔(12a)，所述驱动体设置在曲柄室(15)内部，它通过连接部件(22)随活塞(21)而动作，所述驱动体(19)通过连接部件(22)使活塞(21)在上死点和下死点之间作往复运动，所述活塞(21)设置有前部(21c)以及后部(21a)，所述前部用于对送入汽缸内腔(12a)内部的气体进行压缩，所述后部从所述前部(21c)向曲柄室(15)延伸以便与所述驱动体(19)相连接，其特征在于：
所述后部(21a)具有位于曲柄室(15)内的自由端，该自由端设有端面和周面，该端面的周缘形成有连接该端面和周面的倾斜面(28)，该倾斜面(28)在活塞(21)从上死点朝向下死点移动时，起用于将曲柄室(15)内部的油导入所述连接部件(22)中的导向部的作用。
2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于所述后部(21a)的自由端作为阻止活塞(21)在汽缸内腔(12a)内部产生旋转，并且与所述外壳(11，12，13)的内缘面相接触的旋转止动件(21e)起作用。
3.根据权利要求2所述的活塞，其特征在于所述倾斜面(28)形成于所述旋转止动件(21e)的端面的整个外缘上。
4.根据权利要求2所述的活塞，其特征在于所述倾斜面(28)形成于所述旋转止动件(21e)的端面的局部外缘上。
5.根据权利要求2～4中的任一项所述的活塞，其特征在于所述后部(21a)中的位于旋转止动件(21e)和所述前部(21c)之间的宽度(W1)小于旋转止动件(21e)的宽度(W2)。
6.根据权利要求2～4中的任一项所述的活塞，其特征在于所述后部(21a)在旋转止动件(21e)和所述前部(21c)之间形成有凹部(29)，该凹部可确保容许油从所述后部(21a)和所述外壳(11，12，13)的内缘面之间通过的间隙。
7.根据权利要求2～4中的任一项所述的活塞，其特征在于所述旋转止动件(21e)具有与所述外壳(11，12，13)的内缘面相对的外面，该外面具有第1部分(30)以及第2部分(31)，所述第1部分不与所述外壳(11，12，13)的内缘面相接触，所述第2部分位于第1部分的两侧，并且与所述外壳(11，12，13)的内缘面相接触，所述第1部分(30)形成容许油从所述第1部分(30)和外壳(11，12，13)的内缘面之间通过的间隙(S1)。
8.根据权利要求7所述的活塞，其特征在于所述第1部分包含平面，所述第2部分包含圆弧面(31)。
9.根据权利要求1～4中的任一项所述的活塞，其特征在于所述压缩机包括：
驱动轴(16)，该驱动轴以可摆动的方式支承包括有斜盘的所述驱动体(19)；
所述驱动体(19)的倾角随曲柄室(15)内部的压力和汽缸内腔(12a)内部的压力之间的差值而变化，活塞(21)按照可对压缩机的排出容量进行控制的、由驱动体(19)的倾角确定的行程移动；
调节机构(24)，该调节机构用于对所述曲柄室(15)内部的压力和所述汽缸内腔(12a)内部的压力之间的差值进行调节。
10.根据权利要求1～4中的任一项所述的活塞，其特征在于所述压缩机包括：
驱动轴(16)，该驱动轴(16)以可摆动的方式支承包括有斜盘的所述驱动体(19)；
所述连接部件包括一对靴座(22)，该一对靴座按照可滑动地夹持驱动体(19)的方式支承于活塞(21)的后部(21a)上。
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