CN1194898A - 压缩机活塞的加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于加工可变容量压缩机活塞(21)的方法。活塞(21)具有容纳旋转斜盘(19)的狭槽(33)。该狭槽(33)包括一对相对壁(35A、35B)。每一壁(35A、35B)具有用于支撑滑靴(22)的球形凹槽(37A、37B)。当加工凹槽(37A、37B)时,一具有不对称球形刀具(36b)的工具(36)放置在槽壁(35A、35B)之间。接着,活塞(21)绕着垂直于活塞(21)的轴线(L1)并经过壁(35A、35B)间中点的加工轴线(L3)转动。然后,工具(36)移动使刀具(36b)的中心点(C1)位于活塞(21)的旋转轴线(L3)上。这样在壁(35A、35B)上加工出凹槽(37A、37B),使凹槽(37A、37B)符合于一单一球面,球面的中心位于活塞(21)的轴线(L1)上。

Description

压缩机活塞的加工方法
本发明涉及一种安装在用于车辆空调上的可变容量压缩机中的活塞的加工方法。更确切地说，本发明涉及一种加工活塞上的滑靴容纳槽的方法。
普通的压缩机包括在壳体内形成的一个曲柄腔。一根驱动轴可旋转地支撑在壳体内。壳体的一一部分由气缸体构成。该气缸体带有气缸孔，每个气缸孔都容纳有一个活塞。一个旋转斜盘安装在曲柄腔内的驱动轴上并支撑以与驱动轴一体地转动。每个活塞通过滑靴与旋转斜盘的周缘部分相配合。旋转斜盘将驱动轴的旋转运动转换为活塞的直线往复运动。活塞的往复运动压缩制冷剂气体。
每个活塞具有一对彼此相对的用于可滑动地容纳一对滑靴的凹槽。日本未审查的专利申请第6-249140号描述了一种用于加工活塞上这种凹槽的方法。该方法将参照图6讲述。
如图6所示，活塞41的侧缘41a上形成有一个狭槽。该狭槽包括彼此面对的壁42A和42B。球形端铣刀43放置在壁42A和42B之间，使得端铣刀43的轴线L2垂直于活塞41的轴线L1。球形端铣刀43包括手柄43a和固定在手柄43a末端的球形刀具43b。刀具43b的中心C2位于壁42A和42B间的中点(初始位置P1)并处于活塞41的轴线L1上。
球形端铣刀43绕着它的轴线L2转动。然后活塞41沿着它的轴线L1在一个方向上移动，移动的量为刀具43b的中心C2相对于活塞41从初始位置P1移动到第一加工位置P2处。使刀具43b对着在壁42A上形成的凹槽44A。接着，活塞41沿着它的轴线L1在另一个方向上移动，移动的量为刀具43b的中心C2从第一加工位置P2移动到第二加工位置P3处。使刀具对着在壁42B上形成的另一个凹槽44B。
在图6的方法中，凹槽44A形成第一球面的一部分，其中心是第一加工位置P2，凹槽44B形成第二球面的一部分，其中心是第二加工位置P3。如图6中所示，中心P2以距离S4偏离于中心P3。
但是，理论上，这两个球面的中心应该重合以使驱动轴的旋转运动通过旋转斜盘平滑地转换为活塞的直线往复运动。换句话说，凹槽44A和44B最好符合于单一球面。可变容量压缩机带有一可倾斜地支撑在驱动轴上的旋转斜盘。旋转斜盘的倾斜角度发生变化以改变压缩机的容量。在这种压缩机中，旋转斜盘必须平滑地倾斜。对于旋转斜盘的最佳平滑倾斜，精确加工凹槽44A和44B以使凹槽44A和44B形成单一球面是非常重要的。
但是，图6中的方法形成的凹槽44A和44B符合于不同的球面，这有碍于所得到的压缩机的性能。
因此，本发明的一个目的是提供一种形成一对对应于同一球面的滑靴容纳槽的活塞加工方法。
为了达到上述和其它目标并依据本发明的目的，提供一种在压缩机活塞的狭槽相对表面上，加工一对符合于单一假想球面的相对球形凹槽的方法。该狭槽比假想球面的直径窄。该方法包括：提供一把不对称的刀具，在它的最宽点也比在活塞纵轴方向量得的狭槽的宽度要窄，其中刀具如果绕工具轴线旋转，便产生一个球面；相对刀具和活塞其中之一移动另一个，使得刀具进入狭槽而不接触两相对表面，其中刀具具有与所产生的球面中心重合的中心点，所产生的球面与假想球面为同一尺寸；绕着加工轴线旋转活塞以同时加工出凹槽，其中加工轴线穿过刀具的中心点；相对刀具和活塞其中之一移动另一个，将刀具从狭槽中移出而不与两相对表面接触。
上述加工方法可以用于加工可变容量压缩机的活塞。
通过下面结合附图的描述，以及借助实施例描述发明原理的方式，本发明的其它方面和优点将会更加清楚明了。
本发明以及其目的和优点，可以通过下面联系附图讲述最佳实施例的方式而得到更好地理解。
图1是表示依据本发明一实施例的活塞加工方法的前视图；
图2是表示图1中方法的后续工序的前视图；
图3是表示可变容量压缩机的横截面图；
图4是表示用于加工活塞的工具的前视图；
图5是图4中线5-5所表示的从平面看到的图4中工具的后视图；
图6是表示现有技术中活塞加工方法的前视图。
首先，描述可变容量压缩机的结构。如图3中所示，前壳体11固定在气缸体12的前端。后壳体13固定在气缸体12的后端。前壳体11、气缸体12和后壳体13构成压缩机的壳体。
后壳体13包括吸入腔13a和排出腔13b。带有吸入阀瓣14a和排出阀瓣14b的阀板14位于后壳体13和气缸体12之间。气缸体12的前表面和前壳体11形成曲柄腔15。曲柄腔15容纳有贯穿位于前壳体11和气缸体12之间的曲柄腔15的驱动轴16。驱动轴16可旋转地由一对分别位于前壳体11和气缸体12内的轴承17支撑着。
转子18固定在驱动轴16上。起驱动盘作用的旋转斜盘19支撑在位于曲柄腔15内的驱动轴16上。旋转斜盘19沿着驱动轴16的轴线滑动并相对倾斜。旋转斜盘19通过一铰接机构20安装在转子18上。铰接机构20引导旋转斜盘19的轴向和倾斜运动。铰接机构20也使得旋转斜盘19与驱动轴16一体地旋转。
旋转斜盘19具有一从其前表面突出的制动件19a。制动件19a的拱座抵靠到转子18上，确定旋转斜盘19的最大倾斜位置。驱动轴16具有一位于旋转斜盘19和气缸体12之间的制动环16b。旋转斜盘19的拱座抵靠在制动环16b上以限制旋转斜盘19的进一步倾斜，确定了旋转斜盘19的最小倾斜位置。
气缸体12带有气缸孔12a(仅示出了一个)，它们的轴线围绕着驱动轴16布置。每个气缸孔12a容纳有一单头活塞21。活塞21在气缸孔12a内往复运动。每个活塞具有夹持在气缸孔12a内的头部21a，以及从头部21a向曲柄腔15突出的侧缘21b。侧缘21b具有面向旋转斜盘19的狭槽33。狭槽33包括彼此面对的内壁35A、35B。凹槽37A和37B分别形成在壁35A、35B上。每个凹槽37A和37B可滑动地容纳着滑靴22的半圆形部分。
旋转斜盘19的周缘装入每个活塞21的狭槽33内，并且可滑动地夹持在相关的一对滑靴22的平坦部分之间。滑靴22起到连接活塞21和旋转斜盘19的连接元件的作用。通过旋转斜盘19和滑靴22，驱动轴16的旋转运动转换为活塞21在相关的气缸孔12a中的直线往复运动。
止推轴承23放置在转子18和前壳体11的前壁之间。在压缩气体的过程中，前壳体11承受着由滑靴22、旋转斜盘19、铰接机构20、转子18和止推轴承23作用在每个活塞上的反作用力。
吸入腔13通过贯穿气缸体12、阀板14及后壳体13的供给通道24和曲柄腔15相通。后壳体13容纳有一控制供给通道24的容量控制阀25。控制阀25包括阀孔27、朝向阀孔27的阀体26，以及用于调整阀孔27打开面积的薄膜28。通过压力连接通道29，薄膜28受到吸入腔13a中的压力(吸入压力)作用。从而，薄膜28移动阀体26并调整阀孔27和阀体26之间的开度。
控制阀25改变制冷剂气体通过供给通道24从排出腔13b流入曲柄腔15的量，并调整曲柄腔15内的压力。曲柄腔15内的压力变化，改变了作用在每个活塞21末端表面上(如图3中所示的左表面)的曲柄腔15的压力和作用在活塞21头部表面上(如图3中所示的右表面)的相联的气缸孔12a内的压力之差。旋转斜盘19的倾斜角度根据该压力差的变化而改变。这样，依次地改变活塞21的冲程并改变压缩机的容量。
曲柄腔15通过气体释放通道30与吸入腔13a相通。释放通道30包括：穿过驱动轴16中心的轴向通道16a、在气缸体12中心处形成的夹持孔12b、在气缸体12后表面上延伸的槽12c和在阀板14上形成的孔14c。轴向通道16a的入口在前径向轴承17附近开向曲柄腔15。释放通道30不断地从曲柄腔15向吸入腔13a释放一定量的制冷剂气体。
夹持孔12b在驱动轴16的后端和阀板14之间容纳有止推轴承31和螺旋弹簧32。
下面叙述上述可变容量压缩机的工作过程。
驱动轴16通过诸如车辆发动机等的外部驱动源转动。通过转子18和铰接机构20，旋转斜盘19与驱动轴16一体地转动。旋转斜盘19的旋转通过滑靴22转换为每个活塞21在相联的气缸孔12a中的直线往复运动。活塞21的往复运动将吸入腔13a中的制冷剂气体通过相联的阀瓣14a吸入到气缸孔12a中。当气缸孔12a中的制冷剂气体压缩到预定压力时，这些气体将通过相联的排出阀瓣14b排出到排出腔13b中。
在压缩机的工作过程中，如果制冷需求增大并且作用在压缩机上的负载增加时，吸入腔13a中的高压作用在控制阀25的薄膜28上，使阀体26关闭阀孔27。关闭供给通道24并停止高压制冷剂气体从排出腔13b向曲柄腔15的流动。在这种状态下，曲柄腔15中的制冷剂气体通过释放通道30释放到吸入腔13a中。降低了曲柄腔15中的压力。这样，减小了曲柄腔15中的压力和气缸孔12a中的压力之差。结果，旋转斜盘19移动到最大的倾斜位置，如图3中实线所示，活塞21的冲程变为最大。在这种状态下，压缩机的容量最大。
如果制冷需求减小并且作用在压缩机上的负载减少时，吸入腔13a中的低压作用在控制阀25的薄膜28上，使阀体26打开阀孔27。通过供给通道24使得排出腔13b和曲柄腔15中的高压制冷剂气体相通。并增加了曲柄腔15中的压力。这样，增加了曲柄腔15中的压力和气缸孔12a中的压力之差。结果，旋转斜盘19向最小的倾斜位置移动，并减少活塞21的冲程。在这种状态下，压缩机的容量减小。
薄膜28根据吸入压力调整阀孔27和阀体26之间的开度。阀孔27的开度改变了制冷剂气体从排出腔13b供应到曲柄腔15的流量，并改变了曲柄腔15中的压力。曲柄腔中压力的变化改变了旋转斜盘19的倾斜角度。用这种方式，压缩机的容量通过改变吸入压力而被很好地控制着。
下面描述活塞21的加工方法。
首先，如图1所示，工具36插入形成在活塞21的侧缘21b上的狭槽33内。特别地，工具36位于狭槽33的壁35A和35B之间，使得工具36的轴线L2垂直于活塞21的轴线L1。如图1、2、4和5所示，工具36包括手柄36a和形成在手柄36a末端的环形刀具36b。刀具36b面向壁35A或35B放置。刀具36b是不对称的，当它旋转时产生一球面。刀具36b产生的球面直径大于狭槽33的宽度。
如图1中所示，刀具36b的最大宽度S1小于壁35A、35B间的距离S2。刀具36b的半径R1等于将形成在壁35A、35B上的凹槽37A、37B的半径R2。当工具36相对于活塞21位于图1所示位置时，刀具36b的中心C1与初始位置P1重合，它位于活塞21的轴线L1上并偏离壁35A和35B间中点一个距离S3。
在这种状态下，活塞21绕着旋转轴线L3旋转，轴线L3垂直于活塞21的轴线L1并通过壁35A和35B间的中点。这时，工具36不与壁35A和35B接触。接着，如图1和2所示，工具36移动距离S3使刀具36b的中心C1从初始位置P1移动到活塞的旋转轴线L3上的位置(特别地，是活塞21的轴线L1和旋转轴线L3的交点)。使刀具36b同时加工出凹槽37A、37B。
在这种方式中，当加工凹槽37A、37B时，工具36放置在使刀具36b的中心C1与活塞21的轴线L1和旋转轴L3的交点重合处。在这种状态下，活塞21绕着旋转轴线L3转动。加工出形成具有普通球面的凹槽37A、37B。球面的中心是活塞21的轴线L1和旋转轴线L3的交点。球面的半径R2等于刀具36b的半径R1。换句话说，符合于凹槽37A的球面的中心与符合于凹槽37B的球面的中心重合。
如果将用上述方法加工的活塞21用在图3所示的压缩机上，凹槽37A、37B使滑靴22以理想方式在凹槽37A、37B内滑动。因此，滑靴22平滑地将驱动轴16的旋转运动转换为活塞21的直线往复运动。
在图3所示的可变容量压缩机中，旋转斜盘19的倾斜角度由曲柄腔15中的压力和气缸孔12a中的压力之差确定。将活塞21用于这样的压缩机上使滑靴22在凹槽37A、37B内平滑滑动，而与旋转斜盘19的倾斜角度无关。旋转斜盘19从而平滑地倾斜。
在图1和图2所示的加工方法中，活塞21绕着位于活塞21的壁35A和35B之间的工具36转动。然后，工具36移动使刀具36b的中心C1从初始位置P1偏移到它与活塞21的旋转轴线L3相交处。刀具36b接着分别在壁35A、35B上同时加工出符合普通球面的凹槽37A、37B。这种加工凹槽37A、37B方法简单、精确，并能缩短加工时间。
本发明不局限在上述工序。例如，可以改变工具结构。而且，本发明也可以是下列方式的变换例：
当加工凹槽37A、37B时，刀具36b的中心C1不必位于活塞21的轴线L1上，而只需中心C1位于活塞21的旋转轴线L3上即可。
在其它的变化方式中，活塞21也可以移动距离S3，而不是工具36移动。
在其它的变化方式中，活塞21也可以绕着垂直图1和图2的图纸表面的轴线旋转。在这种方式中，工具36转过90使得其轴线L2垂直图1和图2的图纸表面。这种方法也可以简单、精确地加工出符合普通球面的凹槽37A和37B。
本发明的方法可以用于加工双头活塞和旋转斜盘的倾斜角度是固定的非可变容量压缩机中的活塞。
因此，本发明的例子和实施例仅用于描述而非对本发明的限定，本发明并不限制于所给出的细节上，而可以在所附权利要求的范围内及其等效形式下变化。

Claims (6)

1.一种在压缩机活塞(21)的狭槽(33)的相对表面(35A、35B)上加工出符合于单一假想球面的球形凹槽(37A、37B)的方法，其中狭槽(33)比假想球面的直径窄，该方法的特征在于：
提供一不对称的刀具(36b)，在它的最宽点，也窄于活塞(21)的纵轴(L1)方向上量得的狭槽(33)的宽度，其中刀具(36b)如果绕工具轴(L2)旋转将产生一球面；
相对刀具(36b)和活塞(21)其中之一移动另一个，使刀具(36b)进入狭槽(33)而不与两相对表面(35A、35B)接触，刀具(36b)具有与所产生的球面中心重合的中心点(C1)，所产生的球面与假想球面为同一尺寸；
绕着加工轴线(L3)旋转活塞(21)以同时加工出凹槽(37A、37B)，其中加工轴线(L3)穿过刀具(36b)的中心点(C1)；以及
相对刀具(36b)和活塞(21)其中之一移动另一个，将刀具(36b)从狭槽(33)中移出而不与两相对表面(35A、35B)接触。
2.一种用于加工可变容量压缩机的活塞(21)的方法，该可变容量压缩机包括用于容纳活塞(21)的气缸孔(12a)和可倾斜地支撑在位于曲柄腔(15)内的驱动轴(16)上的驱动盘(19)，驱动盘(19)通过一对半圆形滑靴(22)可操作的安装在活塞(21)上，以将驱动轴(16)的旋转运动转换为活塞(21)的往复运动，其中驱动盘(19)的倾斜角度根据曲柄腔(15)和气缸孔(12a)中的压力差而变化，使活塞(21)以一基于驱动盘(19)的倾斜角度的冲程移动，通过活塞(21)冲程的变化控制压缩机的容量，其中活塞(21)包括一用于容纳驱动盘(19)的狭槽(33)，该狭槽(33)包括一对相对的表面(35A、35B)，其中每一相对表面具有用于可滑动地支撑一个滑靴(22)的球形凹槽(37A、37B)，壁(35A、35B)上的凹槽(37A、37B)彼此相对以符合于单一假想球面，其中狭槽(33)比假想球面的直径窄，该方法的特征在于：
提供一不对称的刀具(36b)，在它的最宽点，也窄于活塞(21)的纵轴(L1)方向上量得的狭槽(33)的宽度，刀具(36b)如果绕工具轴(L2)旋转将产生一球面；
相对刀具(36b)和活塞(21)其中之一移动另一个，使刀具(36b)进入狭槽(33)而不与两相对表面(35A、35B)接触，刀具(36b)具有与所产生的球面中心重合的中心点(C1)，所产生的球面与假想球面为同一尺寸；
绕着加工轴线(L3)旋转活塞(21)以同时加工出凹槽(37A、37B)，其中加工轴线(L3)穿过刀具(36b)的中心点(C1)；以及
相对刀具(36b)和活塞(21)其中之一移动另一个，将刀具(36b)从狭槽(33)中移出而不与两相对表面(35A、35B)接触。
3.根据权利要求1或2所述的加工可变容量压缩机活塞的方法，其特征在于：
刀具(36b)的中心点(C1)起初位于狭槽(33)内并偏离加工轴线(L3)的位置(P1)处；以及
在绕着加工轴线(L3)的旋转开始后，相对刀具(36b)和活塞(21)其中之一移动另一个，使得刀具(36b)的中心点(C1)从初始位置(P1)移动到加工轴线(L3)上的一点，以在表面上加工出凹槽(37A、37B)。
4.根据权利要求3所述的加工可变容量压缩机活塞的方法，其特征在于：
相对于活塞(21)移动刀具(36b)，使得刀具(36b)的中心点(C1)从初始位置(P1)移动到加工轴线(L3)和活塞(21)的纵轴(L1)的交点处。
5.根据权利要求1或2所述的加工可变容量压缩机活塞的方法，其特征在于：绕着加工轴线(L3)的旋转是通过转动活塞(21)而保持工具(36)不动完成的。
6.根据权利要求1或2所述的加工可变容量压缩机活塞的方法，其特征在于：加工轴线(L3)垂直于活塞的纵轴(L1)，并且加工轴线(L3)过(35A、35B)间的中点。
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