CN1198512A - 带有铝制凸轮盘装置的可变容量致冷压缩机 - Google Patents

Abstract

一种可变容量单头活塞式致冷压缩机,它带有一个与轴向驱动轴一起旋转的铝制凸轮盘,使得多个单头活塞在缸孔内往复运动,凸轮盘还可以平行于驱动轴沿轴向移动,以相对于与驱动轴旋转轴线相垂直的参考平面可调节地改变倾角,从而可调节地改变压缩机的容量,凸轮盘还带有一个由铁系材料制成的配重,在凸轮盘旋转时,该配重产生一个作用在凸轮盘上的离心力,由此产生一个力矩M2来抵消当活塞高速往复运动时作用在凸轮盘上的有害力矩M1。

Description

带有铝制凸轮盘装置的可变容量致冷压缩机

本发明涉及一种用于车辆气温控制系统中压缩致冷剂气体的的可变容量致冷压缩机，特别涉及可变容量单头活塞式致冷压缩机的凸轮盘结构，其中凸轮盘的倾角可相对于参考平面调节改变，以根据气温控制系统的压缩需求而改变压缩致冷剂气体的排出容量，上述参考平面是与压缩机驱动轴的旋转轴线垂直的平面。

一种典型的传统可变容量致冷压缩机带有缸体、与缸体前端相连的前壳体和与缸体后端相连的后壳体，所述缸体中形成有多个缸孔，前壳体中形成有用于容纳包括凸轮盘的活塞驱动机构的曲柄腔，后壳体中形成有吸入腔和排出腔。一根驱动轴可转动地由前壳体和缸体支撑并延伸穿过曲柄腔。该驱动轴设置成与诸如汽车发动机等外部驱动源相连的形式。缸体中制有缸孔以容纳多个活塞，使之在活塞驱动机构的作用下往复移动。活塞驱动机构的凸轮盘环绕安装在曲柄腔中的驱动轴上，以随驱动轴转动，并相对垂直于驱动轴的旋转轴线的平面改变倾角。凸轮盘可操作地与活塞连接，以使活塞相应于驱动轴的转动而在各缸孔中往复移动，这样使致冷剂气体在活塞作用下被吸入、压缩和排出。

曲柄腔与压缩机的吸入压力区和排出压力区流体相通，因此，一部分压缩致冷剂气体可从排出压力区引导至曲柄腔，而且一部分致冷剂气体可从曲柄腔排出到吸入压力区。通常提供一个容量控制阀，以调节引入曲柄腔的压缩致冷剂气体或者从曲柄腔排出到吸入压力区的致冷剂气体的量。这样，在曲柄腔和各缸孔之间会产生可调节的压力差，并使可调节的压力差作用在各活塞的背面。结果是凸轮盘的倾角改变，使从压缩机排出腔向车辆气温控制系统排出的压缩气体的容量改变。

容量控制阀可响应例如致冷剂气体的吸入压力的检测结果而进行上述调节运动。即，检测到的吸入压力与预定参考压力相比较，并且调节从排出压力区到曲柄腔的排出压力致冷剂气体的引入量或者从曲柄腔到吸入压力区的致冷剂气体的排出量，以消除检测到的吸入压力和预定参考压力之间的压力差。

然而，上述传统的可变容量致冷压缩机经常会出现下述有待解决的问题，下面将参考图9进行描述，图9仅示意性地表示了一个可变容量致冷压缩机的活塞驱动机构。

如图9所示，在传统的致冷压缩机中，由于驱动轴通常由汽车发动机驱动，所以当发动机速度增加时，由活塞驱动机构100驱动的活塞101的往复移动速度会增加。这样，活塞101持续增加的惯性力F1会作用到活塞驱动机构100的凸轮盘102上，在其上产生力矩M1，从而增加了凸轮盘102的倾角。因此，即使操作压缩机的容量控制阀(图9中未表示)而保持压缩机的中间容量状态，由于力矩M1的作用，活塞驱动机构100的凸轮盘102也向最大倾角位置移动，从而增加了压缩机的容量。结果是吸入压力减小到远低于预定参考压力的值。这样，容量控制阀通过使凸轮盘102向最小倾角位置返回而迅速减小吸入压力和预定参考压力之间的差值。但是，凸轮盘102向最小倾角位置迅速返回会使压缩机的容量持续减小，因此，吸入压力会增加到超过预定参考压力的压力值。这样，为了将吸入压力减小到对应于预定参考压力的压力值，容量控制阀运动以向最大倾角位置移动凸轮盘102。

从前面的描述可知，当汽车发动机的速度增加时，即使容量控制阀运动以保持压缩机的中间容量状态，凸轮盘102也会在大致接近最大和最小倾角位置的两个位置之间进行摆动。这样，对可变容量致冷压缩机的容量不能进行稳定控制，并且凸轮盘的这种摆动会使压缩机的多种元件产生振动和噪音。另外，压缩机容量的较大变化会使汽车发动机产生的扭矩发生变化，并从而影响汽车发动机的驾驶性能。

在这一阶段，当凸轮盘102在驱动轴带动下绕其旋转轴线“L”转动时，由于凸轮盘102的自重，离心力“F2”作用在其上。该离心力“F2”产生力矩“M2”，使凸轮盘102相对于与凸轮盘旋转轴线“L”垂直的平面的倾角减小。由于传统的凸轮盘102通常由铁族材料制成，所有凸轮盘102是一个很重的元件。由于凸轮盘102很重，作用于凸轮盘102上的离心力“F2”必然很大。因此，力矩“M2”很大，在汽车发动机高速转动时，上述力矩“M1”被力矩“M2”有效地抵销了。可认为上述凸轮盘102的摆动问题并不太严重。

然而，按照减轻汽车总体重量的需要，所有安装在汽车上的致冷压缩机都需要减轻重量。为此，已经进行了一种改进，即用诸如具有小比重的铝或铝合金等轻质材料制造可变容量致冷压缩机的凸轮盘102。但是，当凸轮盘102用轻质材料制成时，仍会产生问题，也就是即使当可操作地与压缩机相连的汽车发动机在高速下旋转时，由轻质凸轮盘102产生的力矩“M2”不能大到足以有效抵销力矩“M1”。这样，仅仅减轻凸轮盘102的重量会影响汽车发动机的驱动性能。

因此，本发明的目的是提供一种可变容量致冷压缩机，能够减轻其中的凸轮盘重量，同时即使驱动压缩机的外部驱动源作高速旋转，也能实现对压缩机容量的稳定控制。

本发明的另一目的是提供一种可变容量致冷压缩机，它带有一个用诸如铝系材料(铝或铝合金)等轻金属制成的轻质凸轮盘，从而使凸轮盘产生所需的离心力，以有效抵消当压缩机被高速旋转的外部驱动源旋转驱动时作用在凸轮盘上的不利力矩。

根据本发明，一种由外部驱动源驱动的可变容量致冷压缩机包括：

一个压缩机机体，它包括一个带有多个缸孔的缸体，使得多个活塞在缸筒内做往复运动；

一根安装在压缩机机体内围绕旋转轴线旋转的驱动轴，该驱动轴有一个与外部驱动源连接的外伸端；

一个环绕安装在驱动轴上并绕驱动轴的轴线与之一起旋转的凸轮盘，它能够相对于驱动轴的旋转轴线改变倾角；

一个连接装置，它用于连接凸轮盘和多个活塞，从而使多个活塞响应驱动轴和凸轮盘的旋转运动而在缸孔内往复运动；

一个容量控制装置，用于通过可调整地改变凸轮盘的倾角而控制压缩机的容量；

其中，凸轮盘是由铝系材料制成的，并安装有独立的配重装置，当在外部驱动源作用下，凸轮盘和驱动轴高速旋转时，独立的配重装置使得凸轮盘本身产生一个离心力，以抵消作用在凸轮盘上的有害力矩。

最好是，独立配重装置是由比重大于制造凸轮盘的铝系材料的材料制成。

凸轮盘带有与之形成一体的配重座，它具有从凸轮盘两相对表面之一突出的支座表面，使得配重装置固定安装在配重座的支座表面上。

凸轮盘有一径向外圆周，所述多个活塞与该外圆周可操作地连接，配重座设置在所述凸轮盘的径向内侧的一部分上。位于配重座上的配重装置成形为一个从配重座的支座表面上相对于凸轮盘的中心向外径向延伸的元件。配重装置可具有一从凸轮盘的径向外圆周沿径向向外突出的部分。

凸轮盘具有相对表面部分，多个活塞通过滑靴与其相配合，所述滑靴可在相对表面部分上滑动，所述凸轮盘的相对表面部分与所述配重座的所述支座表面平行。

驱动轴带有一个固定安装在其上的旋转支撑元件，它经过铰链装置与凸轮盘连接，使得凸轮盘通过旋转支撑元件和铰链装置与驱动轴一起旋转。铰链装置使得凸轮盘能产生角位移，使所述凸轮盘从最小倾角到最大倾角改变其倾斜角度。

最好是当安装到凸轮盘上的配重装置与旋转支撑板机械接触时就确定了凸轮盘的最大倾角。当安装在配重座上的配重装置形成一个从所述配重座的支座表面相对于所述凸轮盘的中心沿径向向外延伸的元件时，与所述旋转支撑板机械接触的配重装置的一部分最好设置在不从所述配重座的支座表面径向向外突出的位置上。

凸轮盘具有通孔，使得驱动轴延伸通过该孔并支撑凸轮盘。旋转支撑元件有一与所述配重装置机械接触的接触表面，旋转支撑元件的接触表面形成一个大致平行于凸轮盘的倾斜表面，使凸轮盘相对于驱动轴的旋转轴线可移动到最大倾角位置。

最好是凸轮盘以下述方式容纳在压缩机机体中的曲柄腔内，即通过改变曲柄腔中的压力可调整地改变凸轮盘的倾角，从而改变曲柄腔中的压力和多个缸孔中作用在各活塞上的总压力之间的压力差。安装在配重座上的配重装置可具有一从配重座的支座表面沿径向向外突出的部分。配重装置的沿径向向外突出的部分具有作为流体通道的多个通孔，以容许致冷剂气体从曲柄腔内部流过。

作为替换形式，配重装置具有一对间隔接触部分，它们响应凸轮盘向着其最大倾角位置的移动而与旋转支撑元件机械接触。配重装置的一对间隔接触部分相对于凸轮盘的上死点相互对称设置。最好是配重装置的每一对接触部分均设置在所述凸轮盘的外圆周。

配重装置最好包括一个重元件和一个用来将重元件安装到所述凸轮盘上的固定装置。所述重元件和固定装置可形成一个整体元件。

作为替换形式，重元件和固定装置可形成独立的元件，所述重元件可做成一个平板元件。

本发明的上述以及其它目的、特征和优点将从下面参照附图对最佳实施例的描述中更清楚地体现出来，其中：

图1是本发明第一实施例的可变容量致冷压缩机的纵向截面图；

图2是图1所示压缩机的局部放大剖视图，表示了安装有配重的凸轮盘，它环绕安装在驱动轴上并设置在铰接机构和多个往复活塞之间；

图3是用作图1所示压缩机凸轮盘的斜盘放大正视图；

图4是根据本发明第二实施例所述的类似的斜盘(即凸轮盘)和安装在其上的配重的放大正视图；

图5是根据本发明第三实施例所述的可变容量致冷压缩机的局部放大剖视图，表示了用作凸轮盘的斜盘和安装在其上的配重，它们环绕安装在驱动轴上并位于铰接机构和多个活塞之间；

图6是图5所示斜盘的正视图；

图7是根据本发明第四实施例所述的可变容量致冷压缩机的局部放大剖视图，表示了用作凸轮盘的斜盘和安装在其上的配重，它们环绕安装在驱动轴上并位于铰接机构和多个活塞之间；

图8是图7所示斜盘的正视图；

图9是可变容量致冷压缩机中采用的基本活塞驱动机构的示意图。

下面将参照用于车辆气温控制系统中的可变容量单头活塞式致冷压缩机来描述本发明的第一至第四实施例。但是应注意到，在通篇描述中，相同或类似的元件和部件都用相同的序号表示。

参见图1，可变容量单头活塞式压缩机包括一个前壳体11、一个其前端被前壳体11封闭的缸体12和一个后壳体13，后壳体13用于通过一个阀板组件14封闭缸体12的后端。即，前壳体11、缸体12和后壳体13结合成一体构成了压缩机机体。前壳体11和缸体12形成了一个曲柄腔15。有一驱动轴16沿轴向延伸穿过曲柄腔15，并通过一对轴向间隔设置的径向轴承17和17被前壳体11和缸体12可转动地支撑着。该驱动轴16的前端被前壳体11前端的圆柱形套筒部分封闭。驱动轴16的前端通过诸如电磁离合器(未表示)等适当的离合器装置与外部驱动源(即车辆发动机)相连。这样，当车辆发动机正在旋转时，驱动轴16也能响应离合器装置的连接状况而由车辆发动机驱动旋转。有一个轴密封件18环绕设置在驱动轴16的前端，并位于前壳体11的圆柱形套筒的最里端，以将压缩机壳体的内部与大气隔绝密封。由铁系材料制成的旋转支撑件19固定安装在曲柄腔15内的驱动轴16上。该旋转支撑件19通过推力轴承45沿轴向被前壳体11的内表面旋转支撑着。

用作凸轮盘的斜盘21设置在曲柄腔15内。该斜盘21由铝或铝合金制成，通常由含有大量硅的铝合金制成。斜盘21的中部带有通孔21a，使得驱动轴16延伸穿过通孔21a。环绕安装在驱动轴16上的斜盘21能够在与驱动轴16的旋转轴线“L”同轴的轴向上沿驱动轴16滑动，并且能够移动从而改变其相对于与驱动轴16的旋转轴线“L”垂直的平面的倾角。在旋转支撑件19和斜盘21之间设置有用于转动支撑凸轮盘21的铰接机构25。

如图1至3所示，铰接机构25这样构造，即一对横向间隔的支撑臂64通过与斜盘21制成一体的摆臂61和导销63转动支撑斜盘21，所述支撑臂64是一对从旋转支撑件19的后端面向后突出形成的延伸部分。特别是，斜盘21的摆臂61从斜盘21的前端面向前延伸到那对横向间隔的支撑臂64的中间位置，并位于与斜盘21的上死点“D”相应的特定位置。导销63插入并固定在摆臂61一端的孔中。那对横向间隔的支撑臂64相对于斜盘21的上死点“D”相互对称设置。每一支撑臂64均带有细长孔形的导向孔64a，该导向孔64a大致沿径向向着驱动轴16延伸，并相对于与斜盘21的旋转轴线“L”垂直的线向后倾斜。各支撑臂64的导向孔64a、64a在横向相互对齐，以可移动地容纳固定在摆臂61一端的导销63。

当驱动轴16在外部驱动源、即汽车发动机作用下旋转时，驱动轴16的旋转驱动力通过转动支撑元件19、一对支撑臂64和摆臂61传递给驱动轴16。另外，斜盘21在轴向上的与驱动轴16的旋转轴线“L”一致的运动以及斜盘21相对于垂直驱动轴16的旋转轴线“L”的平面改变倾角的运动通过导销63与细长导向孔64a的滑动接触而被导向、还通过斜盘21与驱动轴16的滑动接触而被导向，所述驱动轴16穿过斜盘21的通孔21a。

缸体12的多个缸孔31被制成轴向孔，它们围绕驱动轴16的旋转轴线“L”等角分布。相等数目的单头活塞32分别可滑动地设置在缸孔31中。各活塞32通过滑靴36可操作地与斜盘21配合。特别是，在斜盘21外圆周部分上的前、后表面21b作用下，通过各滑靴36(每个滑靴36由一对半球形滑靴组成)，缸孔31中的各活塞32相应于斜盘21的旋转运动而线性往复运动。滑靴36与斜盘21的前、后表面21b滑动接触。在斜盘21的转动期间，当斜盘21的上死点“D”通过斜盘21的前、后表面21b与滑靴36之一对齐时，对应的单头活塞32运动到图1所示的上死点。

致冷压缩机还带有用于在压缩前接收致冷剂气体的吸入腔38和在压缩后排出致冷剂气体的排出腔39，它们都制在后壳体13中。吸入腔38能通过吸入口40与各缸孔31流体连通，所述吸入口40由吸入阀41打开和关闭。排出腔39能通过排出口42与各缸孔31流体连通，所述排出口42由排出阀43打开和关闭。吸入和排出阀41和43均包括在阀板组件14中，所述阀板组件14设置在缸体12的后端和后壳体13之间。

吸入腔38中的致冷剂气体响应相应的单头活塞32从上死点到下死点的移动而经过打开的吸入口40和吸入阀41被吸入每个缸孔31中。各缸孔31中的致冷剂气体响应活塞32从下死点到上死点的移动而被各活塞32压缩。压缩的致冷剂气体经过排出口42和排出阀43从各缸孔31排出到排出腔39中。

在旋转支撑元件19和前壳体11的内壁表面之间设置有推力轴承45，用于接收压缩致冷剂气体时产生并且通过活塞32和斜盘作用在旋转支撑板19上的推力。

致冷压缩机还带有一条穿透阀板组件14的气体抽吸通道47。该气体抽吸通道47用于经过在后部径向轴承17的滚柱之间形成的小间隙而在曲柄腔15和吸入腔38之间建立流体连通关系。

致冷压缩机还带有一条穿透缸体12、阀板组件14和后壳体13的气体供给通道48。该气体供给通道48用于经过容量控制阀49而在排出腔39和曲柄腔15之间建立流体连通关系，可操作所述控制阀49以调整和控制气体供给通道48的一部分打开或关闭。容量控制阀49带有阀腔50，该阀腔50具有制在气体供给通道48中的阀口50a。阀元件52设置在阀腔50中，它可移动到关闭阀口50a的第一位置和打开阀口50a的第二位置。安装在阀腔50中的弹簧元件54推动阀元件52移动到其第一位置。容量控制阀49还带有与阀腔50隔离的大腔53，它由隔膜55分离而形成压力传感腔56和大气压力腔57。该大气压力腔57敞开并与大气相通。还提供有阀杆58，用于将阀元件52连接到压力传感腔56和大气压力腔57之间的隔膜55上。压力传感通道59制在后壳体13中，并在吸入腔38和压力传感腔56之间形成流体连通关系。这样，在吸入腔38中的致冷剂气体通过压力传感通道59被引入到压力传感腔56。这样，根据从吸入腔38引入的致冷剂气体的吸入压力的增加和减小，隔膜55会产生移动，从而使阀元件52移动并可调节地打开阀口50a，因此，通过气体供给通道48，可调整改变排出腔39和曲柄腔15之间的流体连通关系。从而，曲柄腔15中的主导压力改变，并导致曲柄腔15中的压力和作用在单头活塞32上的多个缸孔31中的总压力之间的压力差可调整地改变。因此，斜盘21的倾角根据压力差的变化而改变，并从而可调整地改变了各活塞32的往复移动冲程以改变致冷压缩机的排出容量。

例如，当气温控制系统中的致冷负载较大时，致冷剂气体吸入压力从一个给定的设置值增加，因此，容量控制阀49动作以减小排出腔39和曲柄腔15之间的流体连通程度。同时，由于从曲柄腔15经过气体抽吸通道47进入吸入腔38的气体抽吸作用，曲柄腔15中致冷剂气体的压力降低，从而使斜盘21的倾角向着最大倾角增加。这样，致冷压缩机的排出容量增加，同时使从气温控制系统吸入吸入腔38的致冷剂气体的吸入压力降低。

当气温控制系统中的致冷负载较小时，致冷剂气体的吸入压力从一个给定的设置值减小，因此，容量控制阀49动作以增加排出腔39和曲柄腔15之间的流体连通程度。因此，在高压下的致冷剂气体从排出腔39供应到曲柄腔15以增加曲柄腔15中的主导压力。这样，斜盘21运动并向着最小倾角方向减小其倾角，并减小了各活塞32的往复运动冲程。这样，致冷压缩机的排出容量减小，同时使从气温控制系统吸入吸入腔38的致冷剂气体的吸入压力增加。

从上面对第一实施例的描述中可以理解到，通过执行阀的动作，即调整致冷剂气体相对于给定设置值的吸入压力，可变容量致冷压缩机的容量控制阀49能通过改变斜盘21(即凸轮盘)的倾角而控制压缩机的排出容量。

现在参见图2和图3，斜盘21带有与其制成一体的配重座23。该配重座23制成凸起部分的形式，设置在斜盘21前表面的径向内部，并位于相对于驱动轴16的轴线“L”与铰接机构25相反的位置。从图3所示结构中可以理解到，与斜盘21的前表面制成一体的配重座23延伸而大致形成U形部分，该U形部分封闭了在斜盘21的前侧中央设置的通孔21a的整个圆周的一半。配重座23带有前支座表面23，它平行于斜盘21上与各活塞32的滑靴36滑动接触的前后表面21b。配重座23上具有一对相对于斜盘21的上死点“D”位于两个相互对称位置上的固定孔23b。

在配重座23上安装有一个配重22。配重22包括一个由铁系材料制成的重元件26和一个销元件27，该销元件27用作将重元件26固定到配重座23上的固定元件。销元件27也由铁系材料制成并压装在配重座23的固定孔23b中。从前侧看去，重元件26大致呈U形，它由压机冲压钢板而制成。在重元件26的径向内部区域设置有一对固定孔26b、26b，它们位于邻近重元件26的上部边缘的两个位置上。两个固定孔26b的位置相对于斜盘21的上死点“D”相互对称。重元件26以下述方式安装到配重座23上，即重元件26的后表面直接与配重座23的支座表面23a接触，并且两个固定孔26b、26b与配重座23的固定孔23b、23b对齐。销元件27从重元件26的前表面26a通过固定孔26b、26b压装到固定孔23b、23b中，并因此将重元件26与配重座23紧紧固定。

两个销元件27的头部这样设置，即使得头部的端面27a与重元件26的前表面26a相平齐。

如图3所清楚表示的那样，固定到配重座23上的重元件26的外圆周部分从支座表面23a沿径向向外延伸到配重座23的圆周以外。另外，重元件26的最外部分向外延伸到斜盘21的外圆周以外，所述重元件26的最外部分相对于驱动轴16的轴线“L”与摆臂61相对。重元件26成型为相同厚度的平板，因此，重元件26的前表面26a与斜盘21的前表面21b平行。

当斜盘21移动从而分别接触一对具有接触表面20a的突起20并停止时，确定了斜盘21的最大倾角。所述突起20设置在旋转支撑元件19的后表面上，并且突起20位于两个相对于驱动轴16的轴线“L”相互对称的间隔位置上。如图2和图3所示，斜盘21通过一对横向间隔的接触部分22a、22a(在图3中由双点划线围住的部分)与突起20的接触表面20a接触，所述一对横向间隔的接触部分22a、22a位于配重22的重元件26的前表面26a上且位于相对于斜盘21的上死点“D”相互对称的两个横向间隔位置上。这样，当斜盘21移动到具有最大倾角的位置上，配重22的接触部分22a、22a与旋转支撑元件19的突起20、20的接触表面20a、20a面对面接触。应注意到突起20、20的接触表面20a、20a制成当斜盘21和配重22移动到斜盘21的最大倾角位置时，与重元件26的前表面26a和斜盘21的前表面21b平行的倾斜表面。

尽管没有在图2和图3中表示，但斜盘21的最小倾角由安装在摆臂61端部的导销63的相对两端63a与旋转支撑元件19上的成对支撑臂64中的导向孔64a的径向内端相接触配合而确定。

如图9所示，当与压缩机的驱动轴16相连的汽车发动机的转速增加时，斜盘21绕轴线“L”的转速随之增加，从而增加了各单头活塞32的往复移动速度。这样，每个活塞32的惯性力F1增加，从而增加了作用在带有配重22的斜盘21上的力矩M1，并增加了斜盘21的倾角。然而，在斜盘21和配重22转动期间，一个大的离心力F2作用在斜盘21上同时产生作用在斜盘21上的大力矩M2，减小了斜盘21的倾角。因此，上述作用在斜盘21上的力矩M1能够被同样作用在斜盘21上的后述力矩M2有效抵消。也就是说，即使当发动机高速旋转时，由单头活塞32的惯性力F1产生的力矩M1也不会对斜盘21的移动造成不利影响，从而能通过控制容量控制阀49而调节改变斜盘倾角。

带有配重斜盘(凸轮盘)的可变容量单头活塞式致冷压缩机具有下述多个优点。

由于斜盘21由铝或铝合金制成，斜盘21的重量减轻了。这样，在斜盘21转动期间，产生作用在斜盘21上给定离心力F2所需的重量由与斜盘分开制造的配重22提供。由于采用了斜盘21和配重22分离的结构，制造配重22的材料、配重22的重量、配重22安装到斜盘21上的位置能够自由确定，以满足得到上述作用到斜盘21上的离心力F2的需要。也就是说，与斜盘和配重制成一体的结构相比，上述斜盘21和配重22的分离式结构能够获得以最佳材料制成的配重和具有适于安装到斜盘21的最佳位置上的最佳形状的配重。这样，具有配重22的斜盘21能够产生所需最适当的离心力F2，该力F2能够产生力矩M2以抵消有害力矩M1。这样，即使外部驱动源高速旋转，也能减轻斜盘21的重量、并稳定控制致冷压缩机的容量。

铰接机构25的必要元件-摆臂61和导销63设置在离开驱动轴16和斜盘21的旋转轴线“L”的位置上。因此，相对于轴线“L”设置在铰接机构25相反侧的配重22可用作平衡铰接机构25的配重。也就是说，离心力F2总能与相对设置的铰接机构25和配重22动态平衡。这样，经动态平衡的斜盘21能够绕驱动轴16的旋转轴线“L”平稳转动，而不会使驱动轴16产生振动。

由于具有重元件26和固定销27的配重22由铁系材料制成，而铁系材料的比重明显大于制成斜盘21的材料(铝或铝合金)的比重，所以，即使配重22的尺寸较小，配重22也能产生所需大小的离心力F2，该离心力F2能够有效地产生作用到斜盘21上的力矩M2以抵消有害的力矩M1。因此，能够减小斜盘21的尺寸从而减小致冷压缩机的整体尺寸。

配重22固定安装在与斜盘21制成一体并从斜盘21的前表面21b垂直伸出的配重座23上。因此，当利用压装在斜盘21的配重座23的固定孔23b中的固定销27和配重22的固定孔26b进行将配重22安装到斜盘21上的操作时，由固定销27的压装操作产生的、作为反作用力的压力能够被配重座23直接吸收。该压力不能直接作用于斜盘21部分而直接作用在配重支座23上。因此，能够防止诸如斜盘21的前后表面21b、21b等需要精确成型的斜盘21的特定部分的变形。这样，在将配重22安装到斜盘21上的装配操作过程中，能够保持斜盘21的精度。

如果配重22由相对小的比重的材料制成，配重22必需安装到斜盘21上适当的最外部分，以获得所需大小的离心力F2。然而，由于斜盘21的外部可操作地与各活塞32配合，所以斜盘21的外部不能用于安装配重22。这样，用于安装配重22的配重座23应设置在斜盘21的径向内部。配重座23相对于斜盘21的前表面21b成型为垂直的突起，它可以是一个间隔元件，用于将配重22设置在离开斜盘21的前表面21b的位置上。结果，配重22能够安装到斜盘21的适当位置上，使得在斜盘21转动期间，配重22的外圆周沿斜盘21的外圆周延伸而不与各单头活塞32的后端发生机械干涉。

斜盘21带有设计成相互平行的前后滑动接触表面21b和配重座23的支座表面23a。因此，当斜盘21通过机械加工制造时，如果首先加工滑动接触表面21b并用作参考平面，就能够参考首先加工的滑动接触表面21b随之容易地加工配重座23的支座表面23a。另一方面，如果首先加工配重座23的支座表面23a并用作参考平面，就能够参考加工过的支座表面23a随之容易地加工滑动接触表面21b。结果，以相当低的制造成本简化了斜盘21的制造。例如，当每一斜盘21最初由压铸法成型并接着经加工以得到斜盘21的最终产品时，能够简化压模产品本身的制造，因为对应于斜盘21的支座表面23a和滑动接触表面21b的压模内表面很容易被加工。从而，能够降低压模的生产费用。

由于配重22是以下述方式安装在斜盘21上的，即配重22的外部部分沿径向向外伸出到斜盘21的最外圆周，所以配重22能够在斜盘21上产生所需大小的离心力F2，这样，很容易实现斜盘21的倾角控制。

由于斜盘21的最大倾角由安装在斜盘21上的配重22和旋转支撑元件19的机械接触确定，所以由铝或铝合金制成的斜盘21能避免与铁系材料制成的旋转支撑元件19直接接触。这样，避免了斜盘21的磨损。另外，通过改变配重22的厚度，特别是配重22的重元件26上的接触部分22a、22a的厚度和形状，能够调整并容易地改变斜盘21的最大倾角。因此，致冷压缩机的最大容量能够按需要调整改变。

当斜盘21移动到其最大倾角位置时，由于致冷剂气体的压缩作用，一个较大的力“K”(见图2)通过各活塞32作用到斜盘21上。这样，力“K”的一部分、即分力K1通过斜盘21的摆臂61和安装到摆臂61上的导销63作用到支撑臂64的细长导向孔64a的前部内表面上。由于上述细长孔64a的前部内表面沿径向向驱动轴16延伸同时向后倾斜，所以上述力K1的反作用力产生力F3，该力F3通过导销63迫使斜盘21相对于驱动轴16大致沿径向抬升。然而，旋转支撑元件19的接触表面20a是倾斜的，并且当斜盘21移动到其最大倾角时，接触表面20a与安装在斜盘21上的配重22平行并接触。这样，力“K”的不同分力K2(见图2)产生作用到斜盘21上的力F4(见图2)，从而抵消上述力F3。这样，斜盘21能够避免被力F3抬升。结果，能够避免斜盘21的通孔21a紧压在驱动轴16上。因此，能够防止斜盘21的通孔21a磨损。

配重22上的重元件26的那对接触部分22a、22a设置在重元件26的前表面26a上并相互隔开。因此，当斜盘21移动到其最大倾角时，通过配重22的两个相隔的接触部分22a与旋转支撑元件19上制有的突起20的两个相隔接触表面20a接触，斜盘21与旋转支撑板19接触。这样，当为了进行压缩机的最大容量操作而使斜盘21移动到最大倾角时，斜盘21受到稳定支撑并被旋转支撑元件支持。

另外，配重22上的重元件26的那对接触部分22a、22a设置在重元件26的前表面26a上并相对于斜盘21的上死点“D”相互对称。另外，重元件26的每个接触部分22a、22a设置在配重22的重元件26的外圆周部分的某一位置上。也就是说，重元件26的两个接触部分22a之间的空间非常大。这样，当因斜盘21在最大倾角下致冷剂气体压缩而使斜盘21承受上述大的力K时，力K能够被配重22的重元件26的两个间隔接触部分22a稳定接收，所述接触部分22a与旋转支撑元件19的接触表面20a接触。这样，就能够防止斜盘21承受大的弯曲力矩，而如果作用在斜盘21上的力K被斜盘21的单一接触部分或接触点接收，则力K可能会引起上述大弯曲力矩。因此，当斜盘21在保持其最大倾角的位置上旋转时，斜盘21既不会振动，也不会产生噪音，并使得致冷压缩机能够进行其最大容量操作。

由于配重22的重元件26包括一个由铁系材料制成的板元件，就可以采用压床冲压钢板的方法形成重元件26。钢板是很容易得到的，这样，就能以非常低的制造成本制成包括重元件26和固定销27的配重22。

在上述第一实施例中的致冷压缩机，与旋转支撑元件19的突起20接触的配重22的接触部分22a设置在重元件26的前表面26a的最外圆周部分上两个间隔位置处，所述重元件26安装在配重座23的支座表面23a上。这样，如图3所清楚表示的那样，配重22的接触部分22a成型于不直接被配重座23支撑的位置。那么，当斜盘21移动到图1所示的最大倾角位置时，由于致冷剂气体压缩而产生的力K的反作用力会直接作用到配重22的重元件26的外圆周部分。结果，在压缩机的连续操作期间，配重22的重元件26可能会产生变形。

因此，第二实施例的致冷压缩机采用了一种不同的结构，当斜盘21和配重22组成的组件向着斜盘21最大倾角的位置移动时，它能阻止该组件。

图4表示了本发明的第二实施例，即依据第二实施例的可变容量单头活塞式致冷压缩机中采用的斜盘和配重装置。

在第二实施例的压缩机中，省略了第一实施例的那对横向间隔突起20、20，但提供了一对当斜盘21移动到其最大倾角时用于阻止斜盘21和配重22组件的突起71。

尽管突起71的结构与突起20相似，但突起71位于旋转支撑元件19后侧部分上，并且如图4所示，突起71设置在旋转支撑元件19的径向内部区域中且相互对称。这对突起71带有接触表面71a和重元件26的前表面26a的一部分，表面71a与固定销27的端面27a接触以将重元件26固定到斜盘21上，当斜盘21移动到其最大倾角时，所述前表面26a延伸环绕固定销27。因此，当致冷剂被压缩而产生的力K2的反作用力作用在配重22上的重元件26上时，配重座23就能直接支撑配重22的接触部分22a。所以，第二实施例的重元件26能够避免承受上述不利的弯矩。

另外，在第二实施例中，配重22的重元件26带有多个通孔72，这些通孔成型于配重22的径向外部边缘上。在所述的实施例中，四个通孔72均布在一个圆上。在配重22中提供通孔72是用于在斜盘21组件的前后侧延伸的曲柄腔15的两个区域和配重22之间建立连通关系。即，在压缩机连续运转期间，为了让曲柄腔15内的致冷剂气体从两个区域之一流到另一区域或反过来流动而提供了通孔72。因此，曲柄腔15中的压力迅速增加或减少，以在压缩机的容量控制期间获得迅速的响应。

图5和图6表示了本发明的第三实施例。在第三实施例所述的可变容量单头活塞式致冷压缩机中。安装在斜盘21上的配重75包括多个铆钉76和77，它们被强行装配在斜盘21的配重座23的安装孔中。各铆钉76和77由高比重的铁系材料制成，所以，能够形成可在斜盘21上产生大离心力的均匀重量。各铆钉76和77结构基本上类似于第一和第二实施例中压配式固定销27的结构，因此，各铆钉76，77的大头部分座靠在斜盘21上而销钉部分分别牢固地插装在固定孔78和79中。

第一组铆钉76的固定孔78设置在配重座23的表面23a中，并相对于斜盘21的上死点“D”相互对称。第二组铆钉77的另外的固定孔79也设置在配重座23的表面23a中，并相对于斜盘21的上死点“D”相互对称。可是，如图6所示，固定孔78距上死点“D”的间隔大于固定孔79距上死点“D”的间隔。

每个第一组铆钉76的头部都有一个端面76a，该端面从配重座23的接触面23a凸出，每个第二组铆钉77的头部都有一个端面76a，该端面也从配重座23的接触面23a凸出。

第三实施例所示的致冷压缩机带有一对突起80，以限定斜盘21的最大倾角位置。在旋转支撑元件19的后侧部分形成突起80，它们相对于驱动轴16的旋转轴线“L”相互对称。这样，当斜盘21移动而增加倾角时，并当第二组铆钉77头部77a的端面与一对突起80的表面80a相接触时，斜盘21的移动被突起80阻止，并确定了斜盘21最大倾角。

在本发明所述的第三实施例中，因为配重75由铆钉76、77组成，铆钉76、77可简单地压配在斜盘21的配重座23的固定孔78、79中，所以可用简单且成本低的机械元件组装成配重75。

第三实施例所述压缩机的其他结构与本发明第一实施例中压缩机的结构相似。

图7和图8表示的是本发明的第四实施例。

在第四实施例所述的可变容量单头活塞式压缩机中，斜盘21带有一个仅由重元件82构成的配重81。即，由于用铝或铝合金制成的斜盘21是借助压铸法制造的，所以要用比重远大于制造斜盘21的铝的材料制成重元件82。例如，配重81的重元件82可用铁系材料制造，并在压铸过程中就嵌入到斜盘21的配重座23上。配重81的重元件82成型为一个半圆环延伸件，它有一个与配重座23的支座表面23a平齐的外露上表面。

第四实施例所述的压缩机带有一对突起83，该突起83位于旋转支撑元件19的后侧部分，并相对于驱动轴16的旋转轴线“L”相互对称。这样，当斜盘21移动而增加其倾角时，并且当重元件82的上表面与一对突起83的表面83a相接触时，斜盘21的移动被突起83所阻止，从而确定了斜盘21的最大倾斜角度。

在本发明第四实施例所述的致冷压缩机中，在斜盘21的压铸过程中，配重81的重元件82固定到斜盘21的配重座23上而不采用任何专门的固定装置。也就是说，通过制造斜盘21这样一个制造过程，就能够将配重81与斜盘21固定，因此，斜盘21和配重81的装配制造成本能降低许多。

第四实施例所述的致冷压缩机的其它结构与第一实施例所述压缩机的结构相类似。

尽管上文参照图1到图9对本发明的第一至第四最佳实施例进行了详细的描述，但是对于本领域的技术人员来说，应该理解到在本发明的范围和精神下，上述实施例可以做出多种变形。

例如如果需要，第一和第二实施例所述的重元件26可以和配重22的固定销27制成一体。即，固定销27成型为重元件26后表面上的突起，并压装在斜盘21的配重座23的固定孔23b内。这样，配重22可由单个机械零件构成。

根据第一和第二实施例，至少有一个配重22的重元件26和固定销27可由一种非铁系材料的、比制造斜盘21的铝材比重还大的铝材制成。

第一和第二实施例中的固定销27可按需要由压配式销钉改用为铆钉或螺栓。

还可按需要用适当强度的粘结剂将本发明第一和第二实施例中的配重22的重元件26固定到配重座23上。

本发明第三实施例中的配重75的铆钉76、77可以具有多种不同的重量，使得作用在斜盘21上的离心力F2可以通过结合使用不同重量的铆钉76和77来加以精确地调整。

在所述第一至第四实施例中，设置在旋转驱动轴19和斜盘21之间的铰接机构25可以改变，以便斜盘21运动到最大倾角时，导销63可与支撑臂64的细长导向孔64a的径向最上端接触。这样，就可以设置配重22、75和81以防止当斜盘21处于最大倾角时，它们与旋转驱动轴19相接触。因此，配重22、75和81不需由耐磨材料制成。这样，如果某些材料具有较大的比重而能够提供所需大小的离心力F2，则配重22、75或81可由这些非铁系材料的多种材料制成。另外，配重22、75或81与斜盘21的固定精度要求不是太高。

从前面对本发明最佳实施例的描述中，可以理解到，根据本发明所述的可变容量单头活塞式压缩机的凸轮盘(斜盘)可由比重相对较小的铝材制造。这样，可以减少斜盘的重量并从而减少压缩机本身的重量。同时，当驱动压缩机的外部动力源高速旋转时，通过采用安装到凸轮盘配重座上的独立配重，就能够实现对压缩机容量的稳定控制。

另外，由于与制造凸轮盘的铝材相比，安装到斜盘上的配重是由较大比重的材料制造的，这就有可能将配重制成小尺寸的元件。因此，压缩机的整体尺寸得以减小，从而较容易地把压缩机安装在汽车发动机舱的较小安装空间内。

另外，由于凸轮盘和安装到凸轮盘上的配重采用分离式结构，所以可以得到作用到凸轮盘上的所需的、可调整大小的离心力，以抵消在致冷气体的压缩过程中作用到凸轮盘上的有害力矩。

对于本领域的技术人员来说，可以理解到，在不脱离本发明所附权利要求的精神和范围内，本发明可以做出多种变形和改进。

Claims (22)

1.一种由外部驱动源驱动的可变容量致冷压缩机，包括：

一个压缩机机体，它包括一个带有多个缸孔的缸体，使得多个活塞在缸筒内做往复运动；

一根安装在所述压缩机机体内围绕旋转轴线旋转的驱动轴，该驱动轴有一个与外部驱动源连接的外伸端；

一个环绕安装在所述驱动轴上并绕所述驱动轴的轴线与之一起旋转的凸轮盘，它能够相对于驱动轴的旋转轴线改变倾角；

一个连接装置，它用于连接所述凸轮盘和所述多个活塞，从而使所述多个活塞响应所述驱动轴和所述凸轮盘的旋转运动而在所述缸孔内往复运动；

一个容量控制装置，用于通过可调整地改变所述凸轮盘的倾角而控制所述压缩机的容量；

其特征在于，所述凸轮盘是由铝系材料制成的，并安装有独立的配重装置，当在所述外部驱动源作用下，所述凸轮盘和驱动轴高速旋转时，所述独立的配重装置使得所述凸轮盘产生一个离心力，以抵消作用在所述凸轮盘上的有害力矩。

2.依据权利要求1所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，所述的独立配重装置是由比重大于制造所述凸轮盘的铝系材料的材料制成。

3.依据权利要求1所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，所述的驱动轴带有一个固定安装在其上的旋转支撑元件，它经过铰链装置与所述凸轮盘连接，使得所述凸轮盘通过旋转支撑元件和所述铰链装置与所述驱动轴一起旋转，所述铰链装置使得所述凸轮盘产生角位移，使所述凸轮盘从最小倾角到最大倾角改变其倾斜角度。

4.依据权利要求3所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，当安装到所述凸轮盘上的所述配重装置与所述旋转支撑板机械接触时，就确定了所述凸轮盘的最大倾角。

5.依据权利要求1所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，所述的凸轮盘带有与之形成一体的配重座，它具有从凸轮盘两相对表面之一突出的支座表面，使得所述配重装置固定安装在所述配重座的支座表面上。

6.依据权利要求5所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，所述的凸轮盘具有一径向外圆周，所述多个活塞与该外圆周可操作地连接，所述配重座设置在所述凸轮盘的径向内侧的一部分上，所述配重装置位于所述配重座上，所述配重座成型为一个从所述配重座的支座表面相对于所述凸轮盘中心向外径向延伸的元件。

7.依据权利要求6所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，所述配重装置具有一从所述凸轮盘的径向外圆周径向向外突出的部分。

8.依据权利要求5所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，所述的凸轮盘有一相对表面部分，所述多个活塞通过滑靴与其相配合，所述滑靴可在相对表面部分上滑动，所述凸轮盘的相对表面部分与所述配重座的所述支座表面平行。

9.依据权利要求5所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，所述的驱动轴带有一个固定安装在其上的旋转支撑元件，它经过铰链装置与所述凸轮盘连接，使得所述凸轮盘通过旋转支撑元件和所述铰链装置与所述驱动轴一起旋转，所述铰链装置容许所述凸轮盘产生角位移，使所述凸轮盘从最小倾角到最大倾角改变其倾斜角度。

10.依据权利要求9所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，当安装到所述凸轮盘上的所述配重装置与所述旋转支撑板机械接触时，就确定了所述凸轮盘的最大倾角。

11.依据权利要求10所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，所述安装在配重座上的配重装置形成一个从所述配重座的支座表面相对于所述凸轮盘的中心沿径向向外延伸的元件，配重装置的一部分与所述旋转支撑板机械接触，所述配重装置的一部分设置在不从所述配重座的支座表面径向向外突出的位置上。

12.依据权利要求10所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，所述的凸轮盘具有通孔，使所述驱动轴延伸通过该孔并支撑所述凸轮盘，其中所述旋转支撑元件有一与所述配重装置机械接触的接触表面，所述旋转支撑元件的接触表面形成一个大致平行于所述凸轮盘的倾斜表面，使所述凸轮盘相对于驱动轴的旋转轴线可移动到最大倾角位置。

13.依据权利要求5所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，所述凸轮盘以下述方式容纳在所述压缩机机体中的曲柄腔内，即通过改变曲柄腔中的压力可调整地改变所述凸轮盘的倾角，从而改变所述曲柄腔中的压力和所述多个缸孔中作用在所述各活塞上的总压力之间的压力差。

14.依据权利要求13所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，所述安装在配重座上的配重装置具有一从所述配重座的支座表面沿径向向外突出的部分，其中，所述配重装置的沿径向向外突出的部分具有作为流体通道的多个通孔，以容许致冷剂气体从曲柄腔内部流过。

15.依据权利要求10所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，所述配重装置具有一对间隔接触部分，它们响应所述凸轮盘向着其最大倾角位置的移动而与所述旋转支撑元件机械接触，所述配重装置的一对间隔接触部分相对于凸轮盘的上死点相互对称设置。

16.依据权利要求15所述的可变容量致冷压缩机，其特征是，所述配重装置的每一对间隔接触部分均设置在所述凸轮盘的外圆周。

17.依据权利要求15所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，所述的铰链装置具有一对铰接中心，它们相对于所述凸轮的上死点相互对称间隔设置，并且所述配重装置的一对间隔接触部分的中心距离大于所述铰链装置的所述铰链中心之间的距离。

18.依据权利要求1所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，所述的配重装置包括一个重元件和一个用来将重元件安装到所述凸轮盘上的固定装置。

19.依据权利要求18所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，所述的重元件和固定装置形成一个整体元件。

20.依据权利要求18所述的可变容量致冷压缩机，其特征在于，所述的重元件和固定装置形成独立的元件，所述的重元件做成一个平板元件。

21.一种可变容量单头活塞式致冷压缩机，它由外部驱动源驱动并位于汽车气温控制系统中，它包括：

一个压缩机机体，它包括一个带有多个缸孔的缸体，使得多个单头活塞在缸筒内做往复运动；

一根安装在所述压缩机机体内围绕旋转轴线旋转的驱动轴，该驱动轴有一个与外部驱动源连接的外伸端；

一个其中部环绕安装在所述驱动轴上并与所述驱动轴一起旋转的大致呈环形的凸轮盘，它能够相对于驱动轴的旋转轴线改变倾角；

一个连接装置，它用于连接所述环形凸轮盘和所述多个单头活塞，从而使所述多个单头活塞响应所述驱动轴和所述凸轮盘的旋转运动而在所述缸孔内往复运动；

一个容量控制装置，用于通过可调整地改变所述凸轮盘的倾角而控制所述压缩机的容量；

其特征在于，所述凸轮盘是由铝系材料制成的，并安装有独立的配重装置，当在所述外部驱动源作用下，所述凸轮盘和驱动轴高速旋转时，由比重大于所述铝系材料的材料制成的独立配重装置使得所述凸轮盘产生一个离心力，以抵消作用在所述凸轮盘上的有害力矩。

22.依据权利要求21所述的单头活塞式变量致冷压缩机，其特征在于，所述外部驱动源是汽车发动机。

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