CN1247275A - 可变容量压缩机 - Google Patents

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Abstract

活塞(22)容纳在一可变容量压缩机的每一缸膛(12a)内。一旋转斜盘连接到活塞(22)上,以将驱动轴的转动转换为活塞(22)的往复运动。一推力轴承(61)设置在压缩机的一转子(17)与一壳体(11)之间。推力轴承(61)的最外负荷承受点与活塞(22)的轴线相比在径向上更远离驱动轴的轴线。这样可允许推力轴承直接承受来自活塞经过转子(17)的反作用力,而不会向轴承(61)施加一力矩。

Description

可变容量压缩机
本发明涉及一用于车辆空调系统的可变容量压缩机。
在图6和7所示的一现有技术压缩机中，一壳体102包括一曲轴腔101，并且一驱动轴103由壳体102可旋转地支承。一转子104在曲轴腔101内被固定到驱动轴103上。一驱动盘或者一旋转斜盘105由驱动轴103支承，并可轴向滑动和相对于轴线L倾斜。一铰接机构106将转子104联接到旋转斜盘105上。旋转斜盘105经铰接机构106随驱动轴103整体地转动。
一缸体108构成壳体102的一部分。在缸体108内形成有多个缸膛108a(在图7的压缩机中为6个)。缸膛108a等间隔地设置在绕驱动轴103的轴线L的一圆上。一活塞107容纳在每一缸膛108a内。每一活塞经一对滑靴115联接到旋转斜盘105上。当驱动轴103旋转时，旋转斜盘105经转子104和铰接机构106而被转动。旋转斜盘105的转动经滑靴115被转换为相应缸膛108a内每一活塞107的往复运动。
一推力轴承109设于转子104与壳体102的内壁102a之间。该推力轴承109包括滚子109a和一对环形座圈109b。滚子109a绕驱动轴103的轴线L设置并且被保持在座圈对109b之间。每一滚子径向延伸。推力轴承109承受从活塞107经旋转斜盘105和铰接机构106施加给转子104的一压缩力。
一排出腔120经一加压通道110连接到曲轴腔101。一容量控制阀111被设置在加压通道110内。控制阀111可调节加压通道110的开启尺寸和控制致冷剂气体从排出腔120输送给曲轴腔101的流率。这样可改变曲轴腔101内压力与缸膛108a内压力之差。旋转斜盘105的倾斜角根据该压力差经铰接机构106而改变，其中该倾斜角控制压缩机的容量。
控制阀111包括一阀体112、一螺线管113和一感压机构114。阀体112可打开和关闭加压通道110。螺线管113可使阀体112压向其关闭位置。感压机构114可根据一吸入腔121内的压力(吸入压力)操作阀体112。由此，阀体112由感压机构114和螺线管113操作，以改变加压通道110的开启尺寸。
当冷却负荷大时，输送给螺线管113的电流就增大，这增大了促使阀体112减小加压通道110开启尺寸的作用力。在此情形中，感压机构114操作阀体112来降低一吸入压力的目标值。换言之，控制阀111可调节压缩机的容量，从而通过增大输送给螺线管113的电流而保持一较低的吸入压力。
当冷却负荷小时，向螺线管113的电流输送降低，这降低了促使阀体压向其关闭位置的力。在此情形中，感压机构114操作阀体112来升高吸入压力的目标值。换言之，控制阀111调节压缩机的容量，从而通过降低输送给螺线管113的电流而保持一较高的吸入压力。
如图6所示，旋转斜盘105包括一对应于每一活塞107的上死点中心位置的点D1和一对应于每一活塞107下死点中心位置的点D2。在图6中，上活塞107通过对应于点D1的旋转斜盘105处在上死点(中心)，而下活塞107则由旋转活塞105之对应于点D2的部分处在下死点(中心)。铰接机构106与点D1轴向对齐。
如图7所示，在旋转斜盘105的旋转方向(顺时针)从点D1到点D2范围内位于旋转斜盘105的部分上的每一活塞107正在进行一压缩行程，其中活塞从下死点(中心)移向上死点(中心)。在压缩行程中，施加给每一活塞107的一压缩反作用力将旋转斜盘105推向转子104。另一方面，位于图7中从点D2到点D1顺时针方向范围内旋转斜盘105部分上的每一活塞正在进行一吸入(吸气)行程，其中活塞107从上死点中心移向下死点中心。在吸入行程中，缸膛108a内的负压促使活塞拽拉旋转斜盘105。
因此，施加给旋转斜盘105的并对应于活塞107进行压缩行程的部分上的力之方向相反于施加给旋转斜盘105的并对应于活塞107进行吸入行程的部分上的力之方向。因此，如图7所示，从活塞107施加给旋转斜盘105的力之合力F偏离于驱动轴103的轴线L。因此，一基于合力F的力矩被施加给转子104，并且该力矩使转子104相对于一垂直于驱动轴103轴线L的平面倾斜。
控制阀111采用感压机构114和螺线管113来操作阀体112，以调节压缩机的容量。图6所示的压缩机能改变压缩比，即排出压力相对于吸入压力之比。例如，当向螺线管113的电流供应增大时，这降低目标吸入压力，则通过感压机构114而使容量最大，并且这增大压缩比。相反，当向螺线管113的电流输送降低时，这增大目标吸入压力，则由感压机构114而设定一中等容量，并且这降低压缩比。
从活塞107施加给旋转斜盘105的合力F的位置在径向上改变。如图7所示，合力F可位于比一有效接受(reception)半径r1更远离轴线L的位置。该有效接受半径r1是由在滚子109a与座圈109b之间最外的接触点限定的一圆的半径。在有效接受半径r1内的一位置上施加的一力可由推力轴承109直接地传递给壳体。
合力F的位置从有效接受半径r1径向改变的现象是经由本发明人所进行的一试验发现的。在该试验中，当压缩比最低时，合力F的位置延伸到一半径r2，即活塞107的轴线S的半径。因此，施加给旋转斜盘105的合力F不是由推力轴承109经转子104直接承受。因此，一基于合力F的倾斜力矩使转子104倾斜，这样就增大壳体102与轴承一侧之间的间隙。结果，推力轴承109遭受抖动，这造成噪声和振动。
本发明涉及一可变容量压缩机，其具有一可直接承受从活塞施加给一驱动盘之力的推力轴承。
为完成上述目的，本发明提供一具有下述结构的可变容量压缩机。其具有，一壳体，其限定一曲轴腔、一吸入腔和一排出腔；一驱动轴可旋转地支承在壳体内；多个缸膛形成在壳体内；每一缸膛设置在中心是驱动轴轴线的一圆上；多个活塞容纳在缸膛内；一驱动盘连接到活塞上，用以将驱动轴的转动转换为活塞的往复运动；驱动盘可沿驱动轴倾斜及轴向滑动，这样可改变活塞的行程，以改变压缩机的排量；一控制阀控制曲轴腔内的压力，以改变驱动盘的倾斜；该控制阀包括一阀体，一电驱动装置，用于向阀体施加力，该力相应于输送给电驱动装置的电流值；一转子安装在驱动轴上，以随驱动轴整体地转动；一铰接机构位于转子与驱动盘之间；该铰接机构随转子整体地转动该驱动盘和引导驱动盘的运动；一推力轴承设置在转子与壳体之间；该推力轴承转子与铰接机构承受活塞的一合力；由推力轴承的最外负荷承受点限定的一有效接受半径大于从驱动轴的轴线到任一活塞的轴线之距离。
通过结合附图以本发明原理示例的方式的下列描述，本发明的其它方面和优点将显而易见。
本发明之被确信为新颖的特征尤其记载在所附权利要求书中。通过结合优选实施例的下列描述及附图可最好地理解本发明与其目的及优点，其中：
图1是一根据本发明一实施例的可变容量压缩机的剖视图；
图2是一当旋转斜盘的倾斜角最小时图1的压缩机的剖视图；
图3是一表示图1的压缩机的控制阀的剖视图；和
图4是一表示图1的压缩机的铰接机构的局部透视图。
图5是表示图1的压缩机之推力轴承的一有效接受半径的示意性前视图；
图6是一现有技术可变容量压缩机的剖视图；和
图7是表示图6的压缩机的推力轴承的一有效接受半径的示意性前视图。
现描述根据本发明一实施例的用于车辆空调系统的一可变容量压缩机。
如图1所示，一前壳体件11和一后壳体件13被固定到一缸体12上。一阀板14置于缸体12与后壳体件13之间。前壳体件11、缸体12和后壳体件13构成压缩机的一壳体。一曲轴腔15限定在前壳体件11与缸体12之间。一驱动轴16可旋转地支承在前壳体件11与缸体12内。
在曲轴腔15内，一转子17被固定到驱动轴16上。一旋转斜盘18被驱动轴16支承在曲轴腔15内，并可轴向滑动和倾斜，其中该旋转斜盘是一驱动盘。旋转斜盘18经一铰接机构19联接到转子17上。驱动轴16穿经形成在旋转斜盘18中央的一通孔18a。
铰接机构19包括形成在旋转斜盘18前表面上的一对导销20。如图1和4所示，在每一导销20的末端形成一球形部分20a。一对支承臂21形成在转子17的后表面上。一导孔21a形成在每一支承臂21的末端。每一导销20的球形部分20a被容纳在相应支承臂21的导孔21a内。
铰接机构19允许旋转斜盘18相对于驱动轴16轴向滑动和倾斜。铰接机构19随驱动轴16整体地转动旋转斜盘18。如图2所示，当旋转斜盘18向缸体12滑动时，旋转斜盘18的倾斜角减小。如图1所示，当旋转斜盘18向转子17滑动时，旋转斜盘18的倾斜角增大。
如图5所示，在缸体12内形成多个缸膛12a(本实施例中为6个)。缸膛12a绕驱动轴16的轴线L均匀地隔开。在每一缸膛12a内容纳一单头活塞22。每一活塞22经一对滑靴23联接到旋转斜盘18上。旋转斜盘18的转动转换为相应缸膛12a内每一活塞的往复运动。
如图1所示，旋转斜盘18包括一对应于每一活塞22上死点(中心)的点D1和一对应于每一活塞22下死点(中心)的点D2。在图1中，上活塞22由旋转斜盘18的对应于点D1的部分而处在上死点中心，而下活塞22则由旋转斜盘18的对应于点D2的部分处在下死点中心。
一吸入腔24和一排出腔25分别限定在后壳体件13内。一阀板14被夹置在缸体12与后壳体13之间。阀板14对于每一缸膛12a包括一吸入口26、一吸入阀27、一排出口28和一排出阀29。当每一活塞22从上死点中心移动到下死点中心时，在吸入腔24内的致冷剂气体就从相应的吸入口26经相应的吸入阀27而流入相应的缸膛12a内。当每一活塞从下死点中心移向上死点中心时，缸膛12a内的致冷剂气体被压缩到一预定压力并且从相应的排出口28经相应的排出阀29而被排出到排出腔25内。
一放泄通道30形成在缸体12和阀板14内，以将曲轴腔15连接到吸入腔24。一加压通道形成在缸体12、后壳体件13和阀板14内，以将排出腔25连接到曲轴腔15。一容量控制阀32设置在加压通道31内。一进气通道33形成在吸入腔24与控制阀32之间。
如图3所示，控制阀32包括一阀壳50和一螺线管49，它们彼此连接在一起。一阀腔34限定在阀壳50与螺线管49之间，并且一阀体35容纳在阀腔34内。一阀孔36面向阀腔34内的阀体35。阀腔34和阀孔36构成加压通道31的一部分。一开启弹簧37设置在阀腔34的内表面与阀体35之间，并且促使阀体35打开阀孔36。
一感压腔38形成在阀壳50的上部内。感压腔38经进气通道33连接到吸入腔24。一波纹管39容纳在感压腔38内。一弹簧40设置在波纹管39内。弹簧40确定波纹管39的初始长度。波纹管39经一感压杆41来操作阀体35。感压腔38、波纹管39与感压杆41构成一感压机构。
一柱塞腔42限定在螺线管49内，并且一固定铁芯43安装在柱塞腔42的上开口内。一可动铁芯44也容纳在柱塞腔42内。一随动弹簧45设置在柱塞腔42内，以使可动铁芯44压向固定铁芯43。
一螺线管杆46整体地形成在阀体35的下端。螺线管46的末端由开启弹簧37和随动弹簧45压靠到可动铁芯44上。换言之，阀体35经螺线管杆46随可动铁芯44整体地移动。
一圆筒形线圈47绕固定铁芯43和可动铁芯44设置。
如图1所示，吸入腔24经一外部致冷剂回路51连接到排出腔25。外部致冷剂回路51包括一冷凝器52、一膨胀阀53和一蒸发器54。致冷剂回路51和可变容量压缩机构成一冷却回路。设置在蒸发器54邻近的一温度传感器55检测蒸发器54的温度，并且检测到的信息被输送给一计算机58。一温度调节器56和一室温传感器57被连接到计算机58上。温度调节器56调节车辆乘客室内的温度。
计算机58根据一外部信号，例如由温度调节器56设定的一目标温度、由温度传感器55检测到的一温度和由室温传感器57检测到的一温度，指示一驱动电路59供给一定的电流。驱动电路59向线圈47输出结果电流。
现描述一可变容量压缩机的操作。
当由乘客室温度传感器57检测到的温度高于由温度调节器56设定的一值时，计算机58指示驱动电路59励磁螺线管49。一预定值的电流就经驱动电路59输送给线圈47。这样根据所供给的电流而在铁芯43与44之间产生一电磁吸力。该吸力经螺线管杆46而传递给阀体35。由此使阀体35克服开启弹簧37的力而关闭阀孔36。
另一方面，波纹管39根据经进气通道33施加给感压腔38的吸气压力的波动而移动。波纹管39的移动经感压杆41而传递给阀体35。因此，阀孔36的开启尺寸由阀体35根据铁芯43、44之间的吸力与波纹管39的力之间的平衡而确定。
当阀孔36的开启尺寸由阀体35减小时，从排出腔25经加压通道31向曲轴腔15的致冷剂气体的输送就减少了。与此同时，曲轴腔15内的致冷剂经排放通道30流向吸入腔25。因此，曲轴腔15内的压力下降。这样，曲轴腔15内的压力与缸膛12a内的压力之差减小，这样可增大旋转斜盘18的倾斜角与压缩机的排量(参见图1)。
当阀孔36的开启尺寸增大时，从排出腔25向曲轴腔15之致冷剂气体的输送就增大，这增大曲轴腔15内的压力。这样可增大曲轴腔15内的压力与缸膛12a内的压力之差，进而降低旋转斜盘18的倾斜与压缩机的排量(参见图2)。
当冷却负荷大时，由温度传感器57检测到的温度与由温度调节器56设定的温度之差就大。该较大的温度差使得计算机58指示驱动电路59向控制阀32的线圈47输送较大的电流。这可增大固定铁芯43与可动铁芯44之间的吸力并且更强劲地使阀体35关闭阀孔36。因此，波纹管39操作阀体35产生一较低的吸入压力。换言之，当电流输送增大时，控制阀以保持一较低吸入压力(目标值)的方式操作。
当冷却负荷小时，由传感器57检测到的温度与由温度调节器56设定的温度之差就小。该较小的温度差使得计算机58指示驱动电路59向线圈47输送较小的电流。这就减小了固定铁芯43与可动铁芯44之间的吸力和降低了使阀体35关闭阀孔36的力。因此，波纹管39操作阀体35以升高目标吸入压力。换言之，当电流输送降低时，控制阀32以保持一较高压力(吸入腔24内的一目标值)的方式操作。
如所述的，控制阀32根据输送给线圈47的电流值而改变吸入压力的目标值。压缩机控制旋转斜盘18的倾斜角，从而吸入压力被保持在目标值，其中旋转斜盘的倾斜角调节排量。
如图1所示，一推力轴承61设置在转子17的前表面与前壳体件11的内表面11a之间。该环形的推力轴承61绕驱动轴16的轴线L设置。推力轴承61接收一从活塞22经铰接机构19施加给转子17的压缩负荷。
推力轴承61包括一环形活动座圈62、一环形固定座圈63和设置在座圈62、63之间的多个(图1中为2个)滚子64。活动座圈62被固定到转子17上，而固定座圈63则被固定到前壳体件11的内表面11a上。滚子的轴线与绕轴线L的径向线一致。当转子17旋转时，每一滚子64在座圈62、63之间滚动并且绕轴线L公转，而且在座圈62、63之间具有相对转动。
如图1和5所示，推力轴承61的有效接受半径r1大于活塞轴半径r2，其中活塞轴半径从驱动轴16的轴线L延伸到每一活塞22的轴线S。在有效接受半径r1内，来自转子17的合力F由轴承61直接承受。半径r1由滚子64与座圈62、63之间的最外接触点限定。有效接受半径r1小于一外缸膛半径r3，其中外缸膛半径是假想圆绕轴线L的半径，该假想圆外切于每一缸膛12a的径向最外端。
所示实施例具有下列优点。
如结合图7所述，当压缩比小时，由活塞施加给旋转斜盘的合力F的位置就偏离驱动轴16的轴线L为活塞轴半径r2。但是，在所示实施例中，推力轴承61的有效接受半径r1大于活塞轴半径r2。因此，当压缩比小时合力F的位置在有效接受半径r1内。因此，合力F由推力轴承61经转子17直接承受。这就防止了转子17倾斜和转子17抖动所伴随的噪声与振动。
在一根据所示实施例的压缩机中，当相应活塞22位于上死点中心时每一缸膛12a的容量、即一死点容量基本上为零。当死点容量由于零件的测量误差而较大时，则压缩比就降低。在此情形中，合力F的位置同活塞轴半径r2相比更远离驱动轴16的轴线L。但是，在所示实施例中，推力轴承61的有效接受半径r1大于活塞轴半径r2。换言之，有效接受半径r1在活塞轴半径r2与外缸膛半径r3之间。来自转子17的力由推力轴承61直接承受而不管测量误差如何。
不管压缩机的操作条件，由活塞施加给旋转斜盘的合力F的径向位置不会超过外缸膛半径r3。因此，压缩机的尺寸不会不必要地增大，并且由活塞22施加给旋转斜盘18的合力F是在有效接受半径r1内承受。
推力轴承61是一包括滚子64的滚子轴承。因此，与无滚子64的一普通(滑动)轴承相比，推力轴承64提供转子17较平滑的转动并且更耐用。
本发明不限于所示实施例，而是可进一步作如下变化。
取代具有由感压机构14和螺线管49操作的阀体35的控制阀32，可以使用一具有仅由螺线管49操作的阀体35的控制阀。如果控制阀32的阀体35仅由感压机构操作，则由于吸入压力与排出压力之间的关系是固定的，因而压缩比不能被改变。
至少一个座圈62、63可以被省略。滚子64可以设置在座圈62、63之一与转子17的前表面和前壳体件11的内表面之一之间。
推力轴承61的滚子64可以是滚珠。同样，推力轴承61不限于一滚子轴承而可以是一普通轴承。
控制阀32可以设置在放泄通道30内，并且通过调节放泄通道30的开启尺寸可调节压缩机的排量。
本发明可以具体应用于一摆盘型可变容量压缩机中。
对于本领域的普通技术人员来说，显然本发明可以具体实施为许多其它特定形式而不脱离本发明的实质或范围。因此，本示例和所有实施例应被认为是示例性的而非限制性的，并且本发明不限于在此所给的具体细节，而可以在所附权利要求书的范围与等同概念内修改。

Claims (6)

1.一可变容量压缩机，包括：
一壳体(11，12，13)，其限定一曲轴腔(15)、一吸入腔(24)和一排出腔(25)，
一可旋转地支承在壳体(11)内的驱动轴(16)，
形成在壳体(12)内的多个缸膛(12a)，其中每一缸膛(12a)设置在中心是驱动轴(16)轴线的一圆上，
多个活塞(22)，每一活塞容纳在每一缸膛(12a)内，
一联接到活塞(22)上的驱动盘(18)，用以将驱动轴(16)的转动转换为活塞(22)的往复运动，其中驱动盘(18)可沿驱动轴(16)倾斜和轴向滑动，这样就可改变活塞(22)的行程，以改变压缩机的排量，
一用于控制曲轴腔(15)内压力的控制阀(32)，以改变驱动盘(18)的倾斜，其中控制阀(32)包括一阀体(35)，一电驱动装置(49)，用于向阀体(35)施加力，该力相应于输送给电驱动装置(49)的电流值，
一安装在驱动轴(16)上的转子(17)，以与驱动轴(16)整体地转动，
一位于转子(17)与驱动盘(18)之间的铰接机构(19)，以随转子(17)整体地转动驱动盘(18)和引导驱动盘(18)的运动，该压缩机的特征在于：
一推力轴承(61)设置在转子(17)与壳体(11)之间，其中该推力轴承(61)经驱动盘(18)与铰接机构(19)承受活塞(22)的一合力，其中由推力轴承(61)的最外负荷承受点限定的一有效接受半径(r1)大于从驱动轴(16)的轴线到任一活塞(22)的轴线之距离。
2.如权利要求1所述的压缩机，其特征是：有效接受半径(r1)小于一假想圆的半径(r3)，其中该假想圆的中心在驱动轴(16)的轴线上，并且该假想圆环绕和外切于缸膛(12a)。
3.如前述权利要求之一所述的压缩机，其特征是：推力轴承(61)是一绕驱动轴(16)的轴线环形地设置的滚子轴承，其中滚子轴承具有一保持滚子(64)的座圈(62，63)。
4.如前述权利要求之一所述的压缩机，其特征是：控制阀(32)具有一检测机构(38，39，41)，其根据吸入腔(24)内的压力操作阀体(35)。
5.如前述权利要求之一所述的压缩机，其特征是：电驱动装置是一螺线管(49)。
6.可变容量压缩机，包括：
一壳体(11，12，13)，其限定一曲轴腔(15)、一吸入腔(24)和一排出腔(25)，
一可旋转地支承在壳体(11)内的驱动轴(16)，
形成在壳体(12)内的多个缸膛(12a)，其中每一缸膛(12a)设置在中心是驱动轴(16)轴线的一圆上，
多个活塞(22)，每一活塞容纳在每一缸膛(12a)内，
一连接到活塞(22)上的旋转斜盘(18)，用以将驱动轴(16)的转动转换为活塞(22)的往复运动，其中旋转斜盘(18)可沿驱动轴(16)倾斜和轴向滑动，这样可改变活塞(22)的行程，以改变压缩机的排量，
一用于控制曲轴腔(15)内压力的控制阀(32)，以改变旋转斜盘(18)的倾斜，其中控制阀(32)包括一阀体(35)，一用于向阀体(35)施加力的螺线管(49)，其中所施加的力相应于输送给螺线管(49)的电流值，
一安装在驱动轴(16)上的转子(17)，以随驱动轴(16)整体地转动，一位于转子(17)与旋转斜盘(18)之间的铰接机构(19)，以随转子(17)整体地转动该旋转斜盘(18)和引导旋转斜盘(18)的运动，该压缩机的特征在于：
一环形推力轴承(61)与驱动轴(16)共轴并且设置于转子(17)与壳体(11)之间，其中该推力轴承(61)的最外负荷承受点与活塞(22)的轴线相比，径向上更远离驱动轴(16)的轴线。
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