CN1194336A - 压缩机的活塞 - Google Patents

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Abstract

压缩含油气体的压缩机的活塞。压缩机具有包含曲柄室和气缸的腔,和设在曲柄室内并支撑在驱动轴上的斜盘。活塞装配在气缸中并通过滑履与斜盘动作连接。斜盘将驱动轴的旋转转换为活塞在上死点和下死点之间的往复移动。活塞具有用于压缩进入气缸中的气体的头部和伸入曲轴室内的用于连接斜盘的尾部。尾部具有能防止活塞在气缸中旋转的旋转止动件,其具有与腔的内周面接触的按规定间隔设置的多个旋转止动部位和在邻接的旋转止动部位之间的,与腔的内周面不接触的平面部。平面部与腔的内周面之间形成润滑油通过间隙。

Description

压缩机的活塞
本发明与利用斜盘等驱动体将驱动轴的旋转转换为活塞的往复直线运动的活塞式压缩机有关，尤其与其活塞有关。
作为车辆的空调装置所使用的压缩机，活塞式压缩机是公众熟知的。在这种活塞式压缩机中，使活塞往复运动的斜盘支撑在曲柄室内的驱动轴上。斜盘将驱动轴的旋转转换为气缸内的活塞的往复直线运动。随着活塞的往复运动，由吸入室吸进气缸内的制冷剂气体在其内被压缩，然后由排出室排出。
上述活塞式压缩机，其制冷剂气体来自外部制冷管路、并经曲柄室被导入吸入室。这样，曲柄室就构成吸入制冷剂气体的通路的一部分。在这种压缩机中，由于来自外部制冷管路的制冷剂气体必须经过曲柄室，从而使润滑油混入制冷剂气体中，这样随着制冷剂气体的转移，曲柄室内的活塞及斜盘等零件也得到充分的润滑。
与此相反，有的压缩机，其来自外部制冷管路的制冷剂气体是不经过曲柄室而导入吸入室的。例如，在可变容量压缩机中，斜盘可倾斜地支撑在驱动轴上。斜盘的倾角随曲柄室内的压力和气缸内的压力之差变化而变化。压缩机的排出容量对应其斜盘的倾角变化而变化。曲柄室内的压力和气缸内的压力之差，例如，基于控制阀调整的曲柄室内的压力而变化。因此，在这样的可变容量压缩机中，由于必须通过调整曲柄室内的压力才能控制斜盘的倾角，所以不能将曲轴室作为构成吸入通路的一部分。而这种压缩机曲轴室内的各零部件主要由渗漏入曲柄室的气体和供给曲柄室的润滑油的混合物进行润滑的。所谓渗漏入曲柄室的气体是活塞压缩气缸内的制冷剂气体时，通过活塞的外周面和气缸的内周面之间的间隙，由气缸内窜入曲柄室的制冷剂气体。
该渗漏入曲柄室的气体的量，换句话讲，供给曲柄室内的润滑油的量是由活塞的外周面和气缸的内周面之间的间隙大小控制的。因此，为了向曲柄室供给充分的润滑油以便使内柄室内各零部件得到良好的润滑，就必须加大上述的间隙。可是，当活塞和气缸之间的间隙加大时，会降低压缩机的压缩效率。
为了消除上述问题，如图8所示的压缩机已是公知技术。在这种压缩机中，具有驱动机能的斜盘100在气缸体101和前腔102之间的曲柄室103内能随驱动轴104一体转动地安装在驱动轴104上。单头活塞105被安装在气缸体101的气缸101a中。活塞105在其后部有伸向曲柄室103的尾部105a。尾部105a通过一对滑履106与斜盘100动作连接。两个滑履106可滑动地嵌在尾部105a上，并可滑动地夹持着斜盘100。驱动轴104的旋转运动通过斜盘100和滑履106转换为活塞105在气缸101a内的往复直线运动。
在活塞105的外周面加工出环槽107，随着活塞105的往复运动，附着在气缸101a的内周面上的润滑油被刮收在环槽107中，并被导入曲柄室103中。利用该润滑油润滑斜盘100和活塞105的连接件等。在有这种构造的压缩机中，不需增加活塞105和气缸101a之间的间隙，换句话讲既不降低压缩机的压缩效率，又能对曲柄室103内的零部件进行良好地润滑。
如图8及图9所示，在活塞105的尾部105a处，将对着前腔102的内周面的面加工成与该腔102的内周面接触的圆弧面105b。该圆弧面105b的曲率半径和前腔102的内周面的曲率半径一样。当活塞105往复运动时，该圆弧面105b随着在前腔102的内周面上移动、从而能防止活塞105以自己的中心轴线为中心进行旋转。
在活塞105的尾部105a处，将对着前腔102的内用面的面全部加工成上述圆弧面105b，可是，将对着前腔102的内周面的面全部加工成与该腔102内周面有相同曲率半径的高精度的圆弧状，在加工中是很难操作的。
另外，由于沿宽范围加工出的全部圆弧面105b与前腔102的内周面滑动接触，所以，当活塞105由上死点向下死点移动时，存留在曲柄室103下部的润滑油和附着在前腔102的内周面上的润滑油不能被导入活塞105和斜盘100的连接部位，而由尾部105a的端面推动向图8的左方飞溅。因此，润滑油不能充分地润滑最重要的润滑部位，即活塞105和斜盘100的连接部位。
本发明的目的在于提供加工容易、并能将曲柄室内的润滑油充分地供给活塞和驱动体的连接部位的压缩机的活塞。
为了实现上述的目的，本发明公开了压缩含油气体的压缩机的活塞。压缩机具有空腔，该空腔包括曲柄室和用于安装活塞的气缸，及设置在曲柄室内的通过连接部件使活塞与其动作连接的驱动体。驱动体通过连接部件使活塞在上死点和下死点之间往复运动。活塞具有用于压缩进入气缸内的气体的头部和伸向曲柄室的与驱动体连接的尾部。防止活塞在气缸内转动的旋转止动件被设置在上述的尾部。该旋转止动件具有按规定间隔设置的与空腔的内周面接触的复数的第一部分。
图1是安装着本发明具体化的第一实施例活塞的可变容量压缩机的全部视图；
图2是放大的活塞立体图；
图3是活塞位于下死点的立体图；
图4是表明直线槽在活塞上的位置图；
图5是放大的活塞尾部的侧视图；
图6是第二实施例活塞的尾部的侧视图；
图7是第三实施例活塞的尾部的侧视图；
图8是现有技术的压缩机的部分剖视图；
图9是沿图8的9-9线的剖视图。
以下，结合图1至图5说明安装着本发明具体化的第一个实施例活塞的可变容量压缩机。
如图1所示，前腔11与气缸体12的前端接合。后腔13经阀片14与气缸12的后端接合。压缩机的空腔由前腔11、气缸体12和后腔13构成。
上述后腔13被分隔成吸入室13a和排出室13b。阀片14具有吸入阀14a、排出阀14b、吸入口14c和排出口14d。在上述前腔11和气缸体12之间形成曲柄室15。驱动轴16贯穿曲柄室15通过一对轴承17可旋转地支撑在前腔11和气缸体12上。
突缘盘18固定在上述驱动轴16上。具有驱动机能的斜盘19在曲柄室15内被可倾斜地支撑在驱动轴16上，并且也能沿驱动轴16的轴线L1方向移动。该斜盘19通过铰接机构20与突缘盘18连接。铰接机构20由突缘盘18上的支持臂20a和斜盘19上的导销20b构成。导销20b可滑动地插入形成在支撑臂20a的导向孔20c中。铰接机构20使斜盘19和驱动轴16一体旋转，同时，使斜盘19沿驱动轴16的轴线L1方向移动并倾斜。
在上述气缸体12中，形成围绕着驱动轴16的多个气缸12a。各单头活塞21可往复移动地安装在各气缸12a中。活塞21由中空状的头部21c和自头部21c的后端伸向曲柄室15的突出尾部21a细成。在尾部21a的腹部侧形成凹部21b。在凹部21b的相对的一对内壁面上形成凹球面状的承受面21d。将半球状的滑履22可滑动地嵌装在各承受面21d中。
将上述斜盘19的外周面装入各活塞21的凹部21b内、并由一对滑履22的平面部位可滑动夹持着。滑履22是作为连接件将活塞21和斜盘19连接在一起的。驱动轴16的旋转运动通过斜盘19和滑履22转换为活塞21在气缸12d内的往复直线运动。当活塞21从上死点向下死点移动，处于吸入冲程中，吸入室13a内的制冷剂气体经过吸入口14c推开吸入阀14a流入气缸12a内。当活塞21从下死点向上死点移动，处于压缩冲程时，气缸12d内的制冷剂气体连续压缩、经过排出口14d推开排出阀14b进入排出室13b。
供给通路23与排出室13b和曲柄室15连通，它是在气缸12、阀片14和后腔13中形成的。由电磁阀构成的容量控制阀24位于供给通路23的中途，即被安装在后腔13上。当控制阀24的螺线管24a被励磁时，阀体24b闭锁阀孔24c。当螺线管24a被消磁时，阀体24b打开阀孔24c。
放压通路16a设置在驱动轴16中。放压孔12b在气缸体12和阀片14中形成。曲柄室15通过放压通路16a和放压孔12b与吸入室13a连通。
在由螺线管24a被励磁使供给通路23闭锁的状态，排出室13b内的高压制冷剂气体不能进入曲柄室15中。在这种状态，曲柄室15内的制冷剂气体通过放压通路16a和放压孔12b流入吸入室13a，从而使曲轴室15的压力逐渐接近吸入室13a内的低压力。因此，如图1所示，斜盘19的倾角达到最大，压缩机的排出容量达到最大。斜盘19利用设置在该斜盘19的前面的止动件19a与突缘盘18的靠接，限止本身的倾斜不能超过规定的最大倾角。
另一方面，在由螺线管24a被消磁使供给通路23开放的状态，排出室13b内的高压制冷剂气体进入曲柄室15中、曲柄室15内的压力上升。因此，斜盘19的倾角达到最小、压缩机的排出容量达到最小。斜盘19利用与安装在驱动轴16上的卡环25靠接，限止本身达到最小倾角。
象上述那样，通过对应控制阀24的螺线管24a的励磁及消磁，使供给通路23闭锁及开放，实现了对曲柄室15的压力调整。当曲柄室15内的压力变化时，作用在活塞21的后面(图1的左侧的面)的曲柄室15内的压力和作用在活塞21的前面(图1右侧的面)的气缸12a内的压力的差变化，与之对应的斜盘19的倾角也变化。随着该斜盘19的倾角的变化，活塞21的移动冲程也变化，从而使压缩机的排出容量获得调整。
如图1至图4所示，在活塞21的头部21c的前端的外周面，沿圆周方向加工出连续的环状槽26。如图3所示，该环状槽26，当活塞21移动到下死点时，处于将要离开气缸12a但还没有进入曲柄室15内的位置。而在图1及图3中，斜盘19处于最大倾角的状态。
如图1至图4所示，直槽27是在活塞21的头部21c的外周面，沿该活塞21的中心轴线L2延长形成的。直槽27的一端靠近环状槽26。直槽27按下述那样设置在活塞21的外周面上。如图4所示，从驱动活塞21的驱动轴16的旋转方向R1，即按顺时针转动方向看，换句话讲，从活塞21的尾部21a端侧看，假想设置通过驱动轴16的中心轴线L1和活塞21的中心轴线L2的直线L3。在该直线L3和活塞21的外周面的交点P1、P2中，将离驱动轴16的中心轴线L1远的交点P1定为12时。这时，直槽27在活塞21的外周面上，处于自9时至11时的范围E内。
再如图1所示，直槽27、当活塞21移动接近至上死点时，槽长处于将要离开气缸，但还没有进入曲柄室15内。直槽27与环状槽26不沟通。
上述活塞21的表面是采用无心磨方式磨削的。虽然图中未表示，但是在该无心磨方式中，不使用用于固定被加工物活塞21的夹头，活塞21被放在工作台上是随磨轮的旋转，同时被磨削的。因此，例如，直槽27，在活塞21的圆周方向被设为数条时，置于工作台上的活塞21的旋转中心是不稳定的，这样就不能进行高精度地磨削。所以，为了在采用无心磨方式，使活塞21得到高精度地磨削，应使直槽27的数目尽可能的少。在本实施例中，只设置1条直槽27，它有必须的最小宽度和深度、以保证向曲柄室15内供给润滑油。
如图1、图2和图5所示，在上述活塞21的尾部21a的端部设置大体成T字状的旋转止动件21e。将旋转止动件21e的端面周边加工成斜面28。当活塞21从上死点向下死点移动时，附着尾部21a的端面和前腔11的内周面上的润滑油及储存在曲柄室15的下部的润滑油沿该斜面28被导入活塞21和斜盘19的连接部位，即滑履22上。
凹处29设置在尾部21a的背部侧，即尾部21a的对着前腔11的内周面的表面，并与旋转止动件21连接。平面部30设置在旋转止动件21e的对着前腔11的内周面的表面的中间部位。具有旋转止动功能的一对圆弧面31设置在旋转止动件21e的平面部30的两侧。该圆弧面31的曲率半径和前腔11的内周面的曲率半径大体相同。圆弧面31与前腔11的内周面接触。平面部30和前腔11的内周面形成间隙S1。
当活塞21往复移动时，通过旋转止动件21e的圆弧面31与前腔11的内周面的滑动，防止了活塞21绕自己的中心轴线L2的旋转。而且，在活塞21的往复移动时，曲柄室15内的润滑油通过平面部30和前腔11的内周面之间的间隙S1被导入凹处29，然后再被供给到活塞21和斜盘19的连接部位，即滑履22上。
以下，说明上述哪样结构的可变容量压缩机的工作原理。
当活塞21从上死点向下死点移动，处于吸入冲程时，吸入室13a内的制冷剂气体被吸入气缸12a中。这时，混在制冷剂气体中的润滑油的一部分附着在气缸12a的内周面上。而当活塞21从下死点向上死点移动，处于压缩冲程时，气缸12a内的制冷剂气体被压缩、并被排入排出室。这时，气缸12a内的制冷剂气体的一部分，以渗漏气体经活塞21的外周面和气缸12a的内周面之间的狭小间隙C1漏入曲柄室15中。在上述过程中，混在渗漏气体中的润滑油的一部分便附着在气缸12a的内周面上。
附着在气缸12a的内周面上的润滑油随着活塞21的往复移动，由活塞21的环状槽26槽口边缘括取，存留在该环状槽26中。
当活塞21处于压缩冲程时，由来自气缸12a的渗漏气体使环状槽内的压力变高。直槽27，只在活塞21移动至上死点附近时，才被气缸12a的内周面全部覆盖，除此之外，直槽27至少有一部分是露在曲柄室15中的。因此，直槽27内的压力相对曲柄室15内的压力，有时相同，有时高些。环状槽26经狭小间隙C1与直槽27连通。当活塞21处于压缩冲程时，环状槽26内的润滑油在环状槽26内的压力与直槽27内的压力的差作用下，经间隙C1流入直槽27中。流入直槽27中的润滑油经直槽27的露在曲柄室15中的部分流入曲柄室15中。
当斜盘19的倾角变小时，活塞21向下死点移动，也存在直槽27没有从气缸12a露出来的情况。但是在本实施例中，直槽27的后端部到头部21c和尾部21a的连接端面的长度很短，因此，直槽27内的润滑油由直槽27的后端部经间隙C1很容易排进曲柄室15中。
被供给到曲柄室15的润滑油，有的被存储在曲柄室15的下部，有的附着在前腔11的内周面上。该润滑油，当活塞21从上死点向下死点移动，处于吸入冲程时，沿形成在尾部21a的端面的周边的斜面28流入活塞21和斜盘19的连接部位，即滑履22上。当活塞21处于吸入冲程时，这时，前腔11的内周面上的润滑油经过平面部30和前腔11的内周面之间的间隙S1导入凹处29，然后供给到活塞21和斜盘19的连接部位。
因此，在活塞21处于吸入冲程时，附着在尾部21a的端面和前腔11的内周面上的润滑油、储存在曲柄室15的下部的润滑油不被尾部21a的端面推压飞溅。因此，曲柄室15内的润滑油被充分地供给到最需要润滑的部位、即活塞21和斜盘19的连接部位。
如上述那样，平面部30形成在旋转止动件21e上的与前腔11的内周面相对着的面上。与前腔11的内周面面接触的一对圆弧面31是设置在上述平面30的两侧的，其间隔是有规定的。因此，不必将与前腔11的内周面相对着面全部加工成和该前腔11的内周面有相同曲率半径的圆弧形。从而使对活塞21的旋转止动件21e的加工变得容易进行。
位于上述一对圆弧面31之间的平面部30与前腔11的内周面形成间隙S1。因此，在活塞21往复移动时，曲柄室15内的润滑油经过该间隙S1，被有效地供给到活塞21和斜盘19的连接部位。
一对圆弧面31的曲率半径与前腔11的内周面的曲率半径大体是相同的。因此，在与前腔11的内周面相对的面上设置与该前腔11的内周面不接触的平面部30能有效地增大旋转止动件21e与前腔11的内周面的接触面积。这样就确实防止活塞21绕其中心轴线L2旋转，从而能保证活塞21稳定工作。
由于在旋转止动件21e的端面的边缘加工出斜面28，所以，前腔11的内用面上的润滑油经该斜面28能更有效地供应到活塞21和斜盘19的连接部位。
下面，结合图6说明本发明的第二实施例。在该第二实施例中，平面部30形成在与前腔11的内周面相对着的旋转止动件21e的表面的中间部和该中间部的两侧，共3处。因此，各平面部30与前腔11的内周面分别形成允许润滑油通过的间隙S1。
中间部的平面部30的两侧边，即中间部的平面部30和两侧的平面部30的相交角部是沿活塞21的中心轴线L2延伸的、并且构成与前腔11的内周面线接触的接触部32。同样，两侧的平面部30的外边缘也是沿活塞21的中心轴线L2延伸的、也构成与前腔11的内周面线接触的接触部32。在本实施例中，这些接触部32具有旋转止动件的功能。当活塞21往复移动时，通过这些接触部32在前腔11的内周面上的滑动能防止活塞21绕自己的中心轴线L2的旋转。
因此，在该第二实施例中，能获得和上述第一实施例大体相同的工作效果。尤其在该第二实施例中，由于在旋转止动21e上形成多个平面部30，从而就产生了与前腔11的内周面线接触的数个接触部32。这样，就可以将与前腔11的内周面相对着的面加工成若干简单的平面状，不进行圆弧状加工。从而使对活塞21的旋转止动件21e的加工更容易进行。而且，在活塞21往复移动时，曲柄室15内的润滑油经多个间隙S1能更充分地供给到活塞21和斜盘19的连接部位。
下面，结合图7说明本发明的第三实施例。在该第三实施例中，和上述第一实施例一样，平面部30形成在与前腔11的内周面相对着的旋转止动件21e的面的中间部上。旋转止动件的具有止动功能的一对突条33形成在旋转止动件21e的平面部30的两侧。这些突条33沿活塞21的中心轴线L2延伸，并且与前腔11的内周面接触。当活塞21往复移动时，由于这些突条33与前腔11的内周面进行滑动，从而能防止活塞21绕自己的中心轴线L2旋转。
因此，在该第三实施例中，能获得与上述第一实施例和第二实施例大体相同的工作效果。尤其在本实施例中，由于存在突条33，从而在平面部30和前腔11的内周面之间形成了允许润滑油通过的较大的间隙S1。这样，当活塞21往复移动时，曲柄室15内的润滑油经过大的间隙S1，能更有效地供给到活塞21和斜盘19的连接部位。
然而，该发明的实施例，也可以有以下的方案。
与前腔11的内周面接触的2个以上的旋转止部位，按规定的间隔形成在活塞21的旋转止动件21e上时，止动部位本身的结构不受限制。
在上述第一至第三实施例中，设置了在旋转止动件21e和前腔11的内周面之间形成间隙S1的平面部30，但也可以不用平面部30形成间隙S1，例如，也可以在旋转止动件21e上形成沟或凹部与前腔11的内周面形成间隙S1。

Claims (9)

1、压缩含油气体的压缩机的活塞，所说的压缩机具有腔(11、12、13)，该腔具有曲柄室(15)和用于装配上述活塞(21)的气缸(12a)和设置在曲柄室(15)中的通过连接件(22)与活塞(21)动作连接的驱动体(19)，上述驱动体(19)通过连接件(22)能使活塞(21)在上死点和下死点之间往复移动，上述活塞(21)具有用于压缩进入气缸(12a)内的气体的头部(21c)和突伸入曲柄室(15)中的用于连接上述驱动体(19)的尾部(21a)，其特征在于，所说的活塞具有能防止活塞(21)在气缸(12a)内旋转的设置在上述尾部(21a)上的旋转止动件(21e)，该旋转止动件(21e)具有与腔(11)的内周面接触，并按规定间隔设置的多个第1部分(31、32、33)。
2、根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，上述旋转止动件(21e)在邻接的上述第1部分(31、32、33)之间有与腔(11)的内周面不接触的第2部分(30)，该第2部分(30)与腔(11)的内周面形成允许润滑油通过的间隙(S1)、当活塞(21)从上死点向下死点移动时，曲柄室(15)内的润滑油通过上述间隙(S1)供给到上述连接件(22)上。
3、根据权利要求2所述的活塞，其特征在于，上述第2部分包含平面(30)。
4、根据权利要求2所述的活塞，其特征在于，上述第1部分包含圆弧面(31)，该圆弧面(31)与腔(11)的内周面面接触，并与该内周面(11)有大体相同的曲率半径。
5、根据权利要求2所述的活塞，其特征在于，上述第1部分(32)沿活塞(21)的中心轴线(L2)方向延伸，并与腔(11)的内周面线接触。
6、根据权利要求2所述的活塞，其特征在于，上述第1部分包含沿活塞(21)的中心轴线(L2)方向延伸的突条(33)。
7、根据权利要求1至6中的任意一项所述的活塞，其特征在于，上述尾部(21a)具有在该尾部(21a)和上述腔(11)的内周面之间允许润滑油通过的间隙，即在上述旋转止动件(21e)和上述头部(21c)之间的凹处(29)。
8、根据权利要求1至6中的任意一项的所述的活塞，其特征在于，它被用在上述压缩机中，该压缩机，将包含斜盘的上述驱动体(19)可倾斜地支撑在驱动轴(16)上，上述驱动体(19)的倾角随曲柄室(15)内的压力和气缸(12a)内的压力的差变化，活塞(21)控制压缩机的排出容量，并以由驱动体(19)的倾角确定的冲程移动，设置着用于调整上述曲柄室(15)内的压力和上述气缸(12a)内的压力的差的调整手段(24)。
9、根据权利要求1至6中的任意一项所述的活塞，其特征在于，它被用在上述压缩机中，该压缩机，将包含斜盘的上述驱动体(19)支撑在驱动轴(16)上，上述连接件包含一对支撑在活塞(21)的尾部(21a)中的滑履(22)，该一对滑履(22)可滑动地夹持着驱动体(19)。
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