CN1131730A - 在具有双头活塞的旋转斜盘式压缩机中的轴承布置 - Google Patents

Abstract

一种旋转斜盘式压缩机包括双头活塞、旋转斜盘和由径向轴承和止推轴承可转动支承的驱动轴。旋转斜盘的轮毂具有前、后支座，缸体具有与旋转斜盘的前、后支座相面对的前、后支座。一个止推轴承刚性地设置在面对的支座之间。另一止推轴承夹持在另一对相面对的支座之间，一个贝氏弹簧设置在止推轴承和轮毂的支座之间。

Description

在具有双头活塞的 旋转斜盘式压缩机中的轴承布置

本发明涉及一种具有双头活塞的旋转斜盘式压缩机，具体来说，涉及在旋转斜盘式压缩机中用于支承轴向负载的改进型止推轴承布置。

旋转斜盘式压缩机往往用于机动车辆的制冷系统中。例如，日本的未审定专利申请公开文本64—63669号中公开了一种旋转斜盘式压缩机，其中，一旋转斜盘固定在一驱动轴上，该驱动轴由前、后径向轴承和前、后止推轴承可转动地支承在缸体上。缸体包括前后布置的缸体半部，前、后壳体安装在缸体上。前止推轴布置在缸体前内壁部分和旋转斜盘的轮毂之间，后止推轴承布置在旋转斜盘的轮毂和缸体的后内壁部分之间。前、后缸体半部和前、后壳体借助紧固装置如紧固螺栓紧固在一起，前、后止推轴承被同时由紧固螺栓紧固在上述轮毂和壁部之间。

止推轴承包括内圈、外圈、滚柱和护圈。具有较大直径的第一环形支承凸起设置在旋转斜盘轮毂的相对两表面上，因此，使止推轴承的内圈抵靠第一环形支承凸起。具有较小直径的第二环形支承凸起设置在缸体壁部相对两表面上，因此，使止推轴承的外圈抵靠第二环形支承凸起。每个止推轴承夹在第一和第二环形支承凸起之间，并且当拧紧紧固螺栓以装配压缩机时，由于第一和第二环形支承凸起的直径差，每个止推轴承可以变形，因而，止推轴承的弹性变形可以吸收轴向长度或紧固螺栓紧固力的变化。

但是，在上述止推轴承布置中，内、外圈、滚柱，以及护圈承受较大的负载，因而需要很高质量的控制。另外，止推轴承的寿命会被缩短，压缩机的可靠性会受到影响。

旋转斜盘式压缩机也包括一电磁离合器，压缩机通过电磁离合器被车辆的发动机驱动。当电磁离合器接通，压缩机被驱动时，冷却气体被压缩，压缩反作用力作用在旋转斜盘上。然后，压缩反作用力被传递到止推轴承并由其支承。由于第一和第二环形支承凸起的直径差的止推轴承的弹性变形布置，可以认为是一种在旋转斜盘两侧设置弹簧件的布置的等同布置。压缩反作用力包括在旋转斜盘上的一个力矩，布置在旋转斜盘两侧的弹簧件相互干涉会引起旋转斜盘不稳定地振荡。这种振荡会引起噪音，包括在高速转动中出现可听到的高频分量。

另外，日本未审定的实用新型申请公开文本第54—170410号公开了一种旋转斜盘式压缩机，其中，旋转斜盘的轮毂和缸体的内壁部分具有面对的平支座，每个止推轴承刚性地布置在轮毂和缸体壁部的面对的平支座之间。但是，在这种布置中，很难控制轴向紧固长度，即，紧固螺栓的紧固力。如果被紧固螺栓紧固的零件是铝合金制造的，那么就不可能吸收因铝合金热膨胀引起的紧固力变化。

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种旋转斜盘式压缩机，它具有减小的振荡、噪音和简单的结构，其中止推轴承的寿命可以延长。

按照本发明提供的旋转斜盘式压缩机包括一个缸体，该缸体包括轴向布置的前、后缸体半部，所述缸体具有一个中心孔，多个围绕中心孔的缸孔，一个与中心孔相交的曲轴室，内壁部分具有布置在其中的所述中心孔和轴向相对的前、后支座；前、后壳体与装在缸体上并具有中心孔；双头活塞布置在有关的缸孔中以形成活塞两侧的压缩室；一根驱动轴插在前壳体和缸体的中心孔中，并由前、后径向轴承和前、后止推轴承可转动地支承；以及一旋转斜盘布置在曲轴室中并固定在传动轴上以便接合活塞，使活塞往复运动，所述旋转斜盘具有一轮毂，该轮毂具有轴向相对的前、后支座，旋转斜盘的轮毂的前、后支座分别面向缸体的内壁部分的前、后支座。该压缩机的特征在于；前、后止推轴承之一刚性地布置在一对面对的支座之间；前、后止推轴承中的另一个布置在另一对面对的支座之间；以及一贝氏弹簧布置在所述另一个止推轴承和旋转斜盘的轮毂的支座之间。

在上述布置中，缸体半部、壳体和止推轴承可以借助紧固螺栓紧固在一起，旋转斜盘夹在两止推轴承之间。轴向紧固长度或紧固螺栓的紧固力的变化可由贝氏弹簧的缓冲作用吸收，从而可以方便且稳定地控制紧固螺栓的紧固力。另外，与缸体相比较，止推轴承和旋转斜盘具有更好的耐磨性，贝氏弹簧布置在止推轴承和旋转斜盘之间。因此，贝氏弹簧随旋转斜盘移动时出现的对止推轴承和旋转斜盘的支座的损害可以很小，因而不必采取任何防止支座损坏的措施，例如，不必设置专门的板或类似的装置来接纳贝氏弹簧。

当驱动压缩机时，在压缩反作力的基础上，一个力矩作用在旋转斜盘上。刚性固定，无缓冲作用的止推轴承借助刚性布置有效地限制了旋转斜盘的不稳定振荡，另一方面，可变的轴向负载有效地被贝氏弹簧的缓冲作用吸收。

压缩机最好包括一个电磁离合器，它连接在驱动轴的前端上，被刚性支承的止推轴承布置在旋转斜盘的后侧。

电磁离合器具有一个通过弹性件连接在驱动轴上的衔铁，当衔铁被收引时，驱动轴承受一个在向后方向上的力。如果贝氏弹簧布置在旋转斜盘的后侧，贝氏弹簧则被弹性变形，使驱动轴可以在向后的方向上移动，因此，抵销了刚性支承的止推轴承对旋转斜盘的不稳定振荡的限制作用。但是，事实上，由于被刚性支承的止推轴承布置在旋转斜盘之后(且贝氏弹簧布置在旋转斜盘的前侧)，因而被刚性支承的止推轴承抵抗衔铁的向后方向的力，刚性地支承着旋转斜盘，有效地防止了旋转斜盘的不稳定振荡。

前径向轴承布置的位置最好使旋转斜盘的轮毂的轴向中点和前径向轴承之间的距离大于旋转斜盘的轮毂的轴向中点和后径向轴承之间的距离，被刚性支承的止推轴承最好布置在旋转斜盘的前侧。

确定一对径向轴承之间的距离时要考虑到驱动轴的弯曲和倾斜，压缩反作力引起的，作用在旋转斜盘上的力矩主要由三个零件支承，即由被刚性支承的止推轴承、驱动轴和布置在旋转斜盘的与刚性支承的止推轴承的相反侧的径向轴承所支承。在上述距离关系中，由于在旋转斜盘的面对被刚性支承的止推轴承的支承座和后径向轴承之间的距离可以被减小，驱动轴上的弯曲变小，作用在被刚性支承的止推轴承上的负载被减小，因而可以防止可能出现的剥落。

现对照以下附图详述推荐实施例，以便进一步阐明本发明。

图1是按照本发明第一实施例的旋转斜盘式压缩机的局部剖视图；

图2是按照本发明第二实施例的旋转斜盘式压缩机的局部剖视图；

图3是整个压缩机的剖视图。

图3表示一个旋转斜盘式压缩机10。压缩机10包括一个具有前、后缸体半部12和14的缸体。前壳体16通过一阀板18连接在缸体半部12上，后壳体20则通过一阀板22连接在后缸体半部14上。多个紧固螺栓24从前壳体16通过缸体半部12和14伸至后壳体20以便将这些零件紧固在一起。阀板18和22具有以公知方式设置的抽吸阀和放泄阀，壳体16和20具有以公知的方式布置的抽吸室和放泄室。

缸体具有一中心孔26，多个绕中心孔26布置的缸孔28，以及一个与中心孔26和缸孔28相交的曲轴室30。双头活塞32可往复移动地插在各缸孔28中。驱动轴34插在前壳体16的中心孔和缸体的中心孔26中，并由前、后径向轴承36和38和前、后止推轴承40和42支承。一旋转斜盘44设在曲轴室28中并固定在驱动轴34上，以便通过半球形蹄块46与活塞32的中部接合。因此，当驱动轴34转动时，双头活塞32可由旋转斜盘44往复式地移动。

一电磁离合器48安装在驱动轴34的左端。电磁阀48包括一个具有皮带轮部分50a和摩擦盘部分50b的环形转子48，一个具线圈52a的定子52，以及一个面对摩擦盘部分50b的衔铁54。衔铁54通过一个弹性圈58连接在一毂件56上，毂件56固定在驱动轴34的左端。皮带轮部分50a可由车辆的发动机驱动。当向线圈52供送电流时，衔铁54被吸向摩擦盘部分50b，因而驱动轴可由发动机通过转子48、衔铁54和毂件56驱动，而弹性环58被弹性变形。因此，驱动轴34承受衔铁54的在向后方向的力。因此，当压缩机被驱动时，活塞32被往复移动以反复抽吸和压缩冲程。冷却气体被引入缸孔30中活塞32两侧的压缩室中，在压缩室中被压缩，并放泄。

图1表示图3中的压缩机10一部分的细节。旋转斜盘44具有一个毂部44a，毂部44a有一个前支座44b和一个后支座44c。前、后缸体半部12和14具有带中心孔26的内壁部分12a和14a。前内壁部分12a具有一个前支座12b，后内壁部分14a具有一个后支座14b。推力轴承40和42各具有一内圈40a或42a，一外圈40b或42b，以及滚柱40c或42c。

后支座14b和后支座44c具有轴向相对，径向平行的平面。后推力轴承42布置在后支座14b和后支座44c之间，使内圈42a紧密接触后支座44c，外圈42b紧密接触后支痤14b。因此，后止推轴承42稳定、刚性地固定在后支座14b和后支座44c之间。

前支痤12b和前支座44b也包括轴向相对且径向平行的平面。但是，旋转斜盘44的轮毂44a的前支座44b必须完全是平的，但是只有一个环形部分是平的，环形部分的中央部分凹陷以便于精确地机加工，如图1所示。前止推轴承40设在前支座12b和前支座44b之间，一贝氏弹簧设在前止推轴承40和旋转斜盘44的轮毂44a的前支座44b之间。

在这种布置中，缸体半部12和14、壳体16和20，以及止推轴承40和42可借助螺栓24紧固在一起，使旋转斜盘44固定在止推轴承40和42之间。轴向紧固长度或紧固螺栓24的紧固力会出现变化，但是这种变化由贝氏弹簧60的缓冲作用所吸收，从而可以方便且稳定地控制紧固螺栓24的紧固力。

另外，贝氏弹簧60抵靠由耐磨材料制成的旋转斜盘44的支座44b，因而贝氏弹簧60随旋转斜盘44移动时出现的对旋转斜盘的支座44b的损伤是小的，不必采取防止对支座44b的损伤的任何措施，例如，不必设置一专用板或类似装置以接纳贝氏弹簧。另外，可以适当地选择弹簧常量来控制旋转斜盘支承结构的刚度。

当压缩机被驱动时，在压缩反作用力的基础上，一个力矩作用在旋转斜盘上。刚性地固定，因而无缓冲作用的后止推轴承42借助其刚度可有效地防止旋转斜盘44的不稳定振荡，另一方面，轴向负载的变化可以由贝氏弹簧60的缓冲作用有效地吸收。因此，根据对上述的压缩机和采用可弹性变形的止推轴承的现有技术的压缩机的耐久性对比试验，结果表明，300小时后在普通止推轴承中出现疲劳破坏，但是超过1000小时才在上述实施例的止推轴承中出现疲劳破坏。

贝氏弹簧60可以布置在旋转斜盘44的轮毂的任意侧。但是，当压缩机包括连接在驱动轴34的前端上的电磁离合器48时，当衔铁被吸引时驱动轴34承受在压缩机的向后的方向上的力。因此，在这种情况下，被刚性支承的止推轴承42最好设在旋转斜盘44的后侧，贝氏弹簧60最好设在旋转斜盘44的前侧，从而使被刚性支承的止推轴承可抵抗在向后方向上的力而刚性地支承旋转斜盘44，有效地防止旋转斜盘的不稳定振荡。

图2表示本发明的另一个实施例。图1和3所示压缩机10的基本布置也适用于本实施例。因此，驱动轴34可转动地由前、后径向轴承36和38，以及前、后止推轴承40和42支承，止推轴承40和42之一是刚性固定的。另外，贝氏弹簧60布置在另一止推轴承和旋转斜盘44之间，这类似于图1的实施例。但是，在图2中，被刚性支承的止推轴承是前止推轴承40，支座由影线表示。

在这种压缩机中，前、后径向轴承36和38之间的距离“L”越长，驱动轴34容易弯曲得越大。另一方面，距离“L”越短，驱动轴34容易倾斜得越大。因此，确定距离“L”时通常要考虑到，驱动轴34的弯曲和倾斜都要适当地受到控制。这样确定的距离“L”可以分成旋转斜盘44的轮毂44a的轴向中点“S”和前径向轴承36之间的距离“a”和轮毂44a的中点“S”和后径向轴承38之间的距离“b”。如果距离“L”以简单的方式分成相等的距离“a”和“b”，那么，被刚性支承的止推轴承40和后径向轴承38之间的距离“c”就是确定的。

压缩反作用力引起的，作用在旋转斜盘44上的力矩主要由下述三零件支承：被刚性支承的止推轴承40、驱动轴34和旋转斜盘44的与被刚性支承的止推轴承40相反一侧的径向轴承38。驱动轴34的弯曲和作用在止推轴承40上的负载具有与距离“c”成正比增加的倾向。

因此，设置径向轴承36的位置最好使旋转斜盘44的轮毂44a的轴向中点S和前径向轴承36之间的距离“a”长于轮毂44a的中点S和后径向轴承38之间的距离“b”，并且将被刚性支承的止推轴承40设在旋转斜盘44的前侧。这样就可以缩短被刚性支承的止推轴承40和后径向轴承38之间的距离“c”。

在上述的距离关系中，驱动轴34的弯曲变小，作用在被刚性支承的止推轴承40上的负载减轻，因而能够防止可能出现的剥落(flaking)。

如上所述，按照本发明可以吸收压缩机装配中轴向紧固长度的变化，并减小旋转斜盘的不稳定振荡，从而减小压缩机高速动转中压缩机的振荡和噪音，并提高止推轴承的寿命。另外，将被刚性支承的止推轴承布置在旋转斜盘的后侧，可以对付电磁离合器引起的，作用在驱动轴上的力。另外，设置前径向轴承的位置时使旋转斜盘轮毂的轴向中点和前径向轴承之间距离长于轮毂轴向中点和后径向轴承之间的距离，并且将被刚性支承的止推轴承设在旋转斜盘的前侧，这样可以减小驱动轴的弯曲和作用在被刚性支承的止推轴承上的负载，从而防止可能出现的剥落。另外，使前径向轴承趋近电磁离合器，这可以减轻由于驱动轴重心偏置而引起的驱动轴的振动，而上述驱动轴重心偏置是由于驱动轴以悬臂方式支承电磁离合器引起的。

Claims (3)

1.一种旋转斜盘式压缩机，它包括：

一个缸体，其包括轴向布置的前、后缸体半部，所述缸体具有中心孔，多个绕所述中心孔布置的缸孔，一个与中心孔和缸孔相交叉曲轴室，以及所述中心孔设在其中的，具有相对的前、后支座的内壁部分；

前、后壳体，其连接在缸体上且具有中心孔；

双头活塞，其设置在各自的缸孔中，在所述活塞两侧形成压缩室；

一根驱动轴，其插在所述前壳体和缸体中，且由前、后径向轴承和前、后止推轴承可转动地支承；

一个旋转斜盘，其设在所述曲轴室中且固定在所述驱动轴上以接合活塞以便使活塞往复式移动，所述旋转斜盘具有一轮毂，该轮毂具有轴向相反的前、后支座，所述旋转斜盘的轮毂的前、后支座分别面向缸体的内壁部分的前、后支座；

前、后止推轴承之一刚性地设在一对相面对的支座之间；

前、后止推轴承中的另一个设在另一对相面对的支座之间；以及

一贝氏弹簧设在所述另一个止推轴承和旋转斜盘的轮毂的支座之间。

2.如权利要求1所述的旋转斜盘式压缩机，其特征在于，还包括一个连接在所述驱动轴前端上的电磁离合器，其中，所述被刚性支承的止推轴承设置在所述旋转斜盘的后侧。

3.如权利要求1所述的旋转斜盘式压缩机，其特征在于：所述前径向轴承设置的位置使所述旋转斜盘轮毂的中点和所述前径向轴承之间的距离长于旋转斜盘轮毂的中点和所述后径向轴承之间的距离，所述被刚性支承的止推轴承设置在所述旋转斜盘的前侧。

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