CN1295194A - 末端分段与斜盘接合部构成材料不同的斜盘式压缩机活塞 - Google Patents

Abstract

一种用于斜盘式压缩机的活塞,包含一个中空圆柱形头部(72)和一个接合部分(70),该接合部分通过一对滑靴(76)与压缩机的斜盘(50)配合,滑靴与斜盘的相对表面在斜盘的径向外面部分夹持配合,其中形成接合部分的材料与中空圆柱形头部的末端分段的材料不同,该末端分段设置在远离所说接合部分的侧面上。

Description

末端分段与斜盘接合部构成 材料不同的斜盘式压缩机活塞

本申请是以1999年9月29日申请的11-275706号日本专利申请为基础的，在此引入该专利的内容，作为参考。

本发明通常涉及一种用于斜盘式压缩机的活塞，更确切地讲是涉及这样一种活塞，其可滑动的装配在一个相应的缸内径内的头部是中空式和圆柱形的。

由于用在压缩机内的这种活塞，在缸体内径内是往复运动的，因此，希望能够降低活塞的重量。特别是当活塞用在一种斜盘式压缩机内，尤其是该斜盘式压缩机是变容式时，更希望降低活塞的重量。在将适于压缩冷却气体的斜盘式压缩机用在汽车的空调系统中时，近来使用的都是变容型的斜盘式压缩机，它通过控制斜盘相对于其旋转轴的倾斜角来调整排气量。当将活塞用于这种类型的压缩机上时，尤其需要减小其重量。用在汽车上的斜盘式压缩机，通常需要在高速下旋转，则尤需减小其尺寸。考虑到这一点，就需要降低活塞的重量。在采用变容式的斜盘式压缩机的地方，对斜盘倾斜角的调整，是在压缩腔内压力和曲柄腔内压力之间差值的基础上进行的，降低活塞重量的根本目的在于能够对斜盘的倾斜角进行稳定的调整，同时减少压缩机操作时的噪音。

JP-A-10-159725号日本专利公开了一种具有一个中空圆柱形头部的斜盘式压缩机活塞。在该公开文本公开的活塞中，利用封闭元件封闭中空圆柱形元件的敞开端，以提供中空圆柱形头部。因而，制造出一个降低了重量的活塞。活塞的中空圆柱形元件和封闭元件，都是由铝材制成的。

本发明的发明目的是提供一种斜盘式压缩机活塞，它具有使活塞的重量进一步减小的改进的结构。

根据本发明下面的任何一个结构和模式，都可以实现本发明的上述目的，每个结构和模式的顺序与权利要求的顺序相同，而且有赖于适当地表示和明确本发明技术特征可能结合起来的其它结构和型式，以便更容易地理解本发明。当然本发明并不局限于下面所述的技术特征及它们的结合。不言而喻，下面所描述的任何技术特征与其它特征的结合，都可以是本发明的一个主题，它独立于其它的技术特征。

(1)一种用于斜盘式压缩机的活塞，包含一个中空圆柱形头部和一个接合部分，该接合部分通过一对滑靴与一个斜盘配合，从而，滑靴与斜盘的相对表面、在斜盘的径向外面部分容纳接合，其中，形成接合部分的材料与形成中空圆柱形头部的末端分段的材料不同，该末端分段设置在远离接合部分的侧面上。

由于滑靴可滑动地容纳于接合部分形成的部分球形的凹陷部分内，就需要接合部分具有足够高的耐磨度，对中空圆柱形头部的末端分段就要求呈现出足够高的强度，而不是高的耐磨度，其中，末端部分与接合部分相反并且部分地限定了压缩机的一个压缩腔。换句话说，接合部分要求用相对昂贵的材料制成，以得到所需要的耐磨性能，而头部的末端分段可以用相对便宜的材料制成。通过将接合部分和头部的末端分段使用不同的材料，可以降低制造的活塞的成本。通常，在头部的外圆周表面涂覆以耐磨合成树脂膜。在这种情况下，头部的圆柱形壁就无需用昂贵的耐磨材料形成，这样，就更降低了活塞的制造成本。硅含量不少于5个重量百分比的铝合金，是一种公知的耐磨损材料。这种铝合金比硅含量小于5个重量百分比的铝合金更难锻造。考虑到这一点，如果活塞中只有要求具有高的耐磨度的形成接合部分的部分由硅含量相对大的耐磨铝合金材料形成，而活塞的另一部分可以使用硅含量相对小的铝合金，利用锻造方法很容易地形成。因此，可以降低活塞的制造成本。

(2)一种带有一个斜盘的斜盘式压缩机活塞，包含一个中空圆柱形头部和一个接合部分，该接合部分通过一对滑靴与一个斜盘配合，从而，滑靴与斜盘的相对表面、在斜盘的径向外面部分容纳接合，其中，中空圆柱形头部包含一个中空圆柱形主体部分，它具有一个在远离接合部分的侧面上的敞开端和一个在接合部分的侧面上的封闭端，接合部分和中空圆柱形主体部分，彼此由硅含量不小于5个重量百分比的铝合金整体形成，中空圆柱形主体部分具有一个封闭元件，它封闭中空圆柱形主体部分的敞开端，并且，该封闭元件由与接合部分和中空圆柱形主体部分不同的材料形成。

本方案能够很容易地制造出重量轻，头部中空的活塞。硅含量不少于5个重量百分比的铝合金呈现出极好的耐磨性能，因此，活塞的接合部分具有所需的使用寿命。换句话说，在用于可滑动地容纳两个滑靴而形成的凹陷的部分圆球形内表面处，活塞接合部分的使用寿命很长。

(3)根据上述模式(2)所述的活塞，封闭元件由合成树脂构成。

封闭元件由合成树脂构成，降低了重量，并且，可以利用模铸方法经济地进行制造，从而降低活塞的重量和制造成本。合成树脂最好包含作为加强材料的玻璃纤维。由铝合金构成的主体部分和由合成树脂构成的封闭部分装配在一起，是利用将圆柱体部分紧靠封闭元件嵌塞或者使主体部分和封闭元件粘接在一起而实现的。还可以将这些方法结合起来，将主体部分和封闭元件紧紧地固定在一起。

(4)根据上述模式(3)所述的活塞，中空圆柱形主体部分部分包含：一个在敞开端侧面上的轴向端部，其外径小于主体部分的其它部分，当活塞在操作温度时，合成树脂构成的封闭元件沿径向热膨胀，就使轴向端部沿径向向外膨胀，因而，在活塞操作过程中，使得中空圆柱形主体部分的轴向端部的外径与中空圆柱形主体部分的其它部分的外径相等。

(5)根据上述模式(2)所述的活塞，封闭元件由硅含量小于5个重量百分比的铝合金构成。

由于硅含量小于5个重量百分比的铝合金，适于采用锻压方法加工，因此，封闭元件可以很容易地利用锻压方法生产出来。在本方案中，中空圆柱形主体部分和封闭元件分别由彼此硅含量不同的铝合金构成，通过将封闭元件的外圆周表面压入中空圆柱形主体部分的内圆周表面，或者将主体部分和封闭元件焊接在一起，而使主体部分和封闭元件紧紧地固定在一起。还可以用一种适用的粘接剂与上述方法结合，将主体部分和封闭元件固定在一起。

(6)根据上述模式(2)所述的活塞，封闭元件由镁为主要元素的材料构成。

主要元素是镁的材料的重量非常低，因此，可以很容易地降低封闭元件的重量，其结果是降低了活塞的重量。在本方案中，中空圆柱形主体部分和封闭元件分别由不同的金属材料构成，通过将封闭元件的外圆周表面压入中空圆柱形主体部分的内圆周表面，或者将主体部分和封闭元件焊接在一起，而使主体部分和封闭元件紧紧地固定在一起。可以用一种适用的粘接剂与上述方法结合，将主体部分和封闭元件固定在一起。

(7)根据上述(2)-(6)的任何一个模式所述的活塞，铝合金的硅含量小于13个重量百分比。

硅含量重量百分比大于百分之13的铝合金中的硅以原生晶体形式存在，使其以锻压方式成型活塞元件很困难。另一方面，硅含量重量百分比小于百分之13的铝合金中的硅是以共生硅形式存在，因此利用锻压技术，就能使接合部分和中空圆柱形主体部分彼此整体形成，结果是降低了活塞的制造成本。

(8)一种带有一个斜盘的斜盘式压缩机的活塞，包含：一个中空圆柱形头部和一个接合部分，该接合部分通过一对滑靴与斜盘啮合，从而，滑靴与斜盘的相对表面、在斜盘的径向外面部分容纳接合，其中，中空圆柱形头部包含一个中空圆柱形主体部分，它具有一个在接合部分侧面上的敞开端和一个在远离接合部分的侧面上的关闭端，中空圆柱形主体部分由硅含量小于5个重量百分比的铝合金形成，中空圆柱形头部具有一个封闭中空圆柱形主体部分敞开端的封闭元件，该中空圆柱形头部与接合部分由含硅量为5-13个重量百分比的铝合金整体形成。

由于硅含量不小于5个重量百分比的铝合金，呈现出极好的耐磨性能，因此，在活塞的接合部分呈现出所需要的耐用寿命。换句话说，在用于可滑动地容纳一对滑靴而形成的凹陷的部分圆球形内表面处，活塞的接合部分具有极好的使用寿命。由于硅含量不超过13个重量百分比的铝合金比硅含量超过13个重量百分比的铝合金，更适合采用锻压方法进行制造，因此，封闭元件和接合部分可以利用锻压技术，使彼此整体形成。硅含量小于5个重量百分比的铝合金，更适合采用锻压技术制造。因此，要从铝合金型式的坯料上移走大量的材料，才可以利用锻压方法制造成中空圆柱形主体部分，因此，更能经济地制造出降低了重量的活塞并改善其使用寿命。如果铝合金中的硅含量少于3个重量百分比或者少于1个重量百分比，主体部分就更容易利用锻压方法制造。由于与接合部分整体形成的封闭元件和中空圆柱形主体部分，二者是由各自硅含量不同的铝合金形成的，因此，可以很容易地将主体部分和封闭元件焊接在一起。通过将封闭元件的外圆周表面压配在主体部分的内圆周部分内，主体部分和封闭元件可以固定在一起。而且，可以将一种适用的粘接剂与上述方法结合使用，使主体部分和封闭元件固定在一起。

(9)带有一个斜盘的斜盘式压缩机的活塞，包含一个中空圆柱形头部和一个接合部分，该接合部分通过一对滑靴与斜盘配合，从而，滑靴与斜盘的相对表面、在斜盘的径向外面部分容纳接合，其中，中空圆柱形头部包含一个中空圆柱形主体部分，它具有一个在接合部分侧面上的敞开端和一个在远离接合部分的侧面上的关闭端，中空圆柱形主体部分由镁为主要元素的材料形成，中空圆柱形头部具有一个封闭中空圆柱形主体部分敞开端的封闭元件，该中空圆柱形头部与接合部分由含硅量为5-13个重量百分比的铝合金整体形成。

本方案中的活塞，根据上述模式(8)所述的活塞，封闭元件与接合部分利用锻压方法整体形成。尽管构成主体部分材料的主要元素是无耐磨性能的镁，主体部分仍然降低了重量，并且，可以与由铝合金构成的封闭元件焊接。另一方面，通过将封闭元件的外圆周表面压配在主体部分的内圆周部分内，主体部分和封闭元件可以固定在一起。而且，可以使用一种适用的粘接剂，将主体部分和封闭元件固定在一起。

(10)带有一个斜盘的斜盘式压缩机的活塞，包含：一个中空圆柱形头部和一个接合部分，该接合部分通过一对滑靴与斜盘配合，从而，滑靴与斜盘的相对表面、在斜盘的径向外面部分容纳接合，其中，中空圆柱形头部包含一个中空圆柱形主体部分，它具有一个在接合部分侧面上的敞开端和一个在远离接合部分的侧面上的关闭端，中空圆柱形主体部分由合成树脂形成，中空圆柱形头部具有一个封闭中空圆柱形主体部分敞开端的封闭元件，该中空圆柱形头部与接合部分由含硅量为5-13个重量百分比的铝合金整体形成，因而，提供活塞的中空圆柱形头部。

如果用合成树脂形成中空圆柱形主体部分，就可以利用模铸方法经济地制造出降低了重量的主体部分，结果是降低了活塞的重量和制造成本。合成树脂最好包含作为一种加强材料的玻璃纤维。

下面，结合附图对本发明的优选实施例进行详细的说明，可以对本发明上述的和任意选择的发明目的、特征、优点和技术细节以及工业重要性给以更好的理解和评价，其中：

图1是表示装配有根据本发明一个实施例构成的活塞的一个斜盘式压缩机的正视横断面图；

图2是表示图1所示的活塞的部分的正视横断面图；

图3是表示图2所示的活塞的一部分的放大的部分的正视横断面图；

图4是表示根据本发明另一个实施例构成的活塞的正视横断面图；

图5是表示图4所示的活塞的封闭元件的左视图；

图6是表示根据本发明另一个实施例构成的活塞的部分的正视横断面图；以及

图7是表示根据本发明另一个实施例构成的活塞的正视横断面图。

下面，结合附图，详细地说明将一个单头活塞装在汽车空调系统的斜盘式压缩机内的本发明的优选实施例。

首先，参照附图1表示的装有多个单头活塞(后面涉及于此的简称为“活塞”)的斜盘式压缩机，每个活塞都是根据本发明的一个实施例构造的。

在图1中，附图标记10表示一个缸体其内形成有多个在其轴向沿伸的缸内径12，缸内径12沿着一个圆周分布，这圆周的中心落在缸体10的中心线上。通常用14表示的活塞，可往复运动地容纳在每个缸内径12内。缸体10的轴向相对端面中的一个，(图1中的左端面，是作为“前端面”)与一个前端盖16固定。另一端面(图1中的右端面，是作为“后端面”)，通过一个阀板20与一个后端盖18固定。前端盖16、后端盖18和缸体10共同构成斜盘式压缩机的一个壳体组件。后端盖18和阀板20共同限定了一个吸气腔22和一个排气腔24，它们分别通过一个入口26和一个出口28与一个制冷回路连接。阀板20具有一个吸气口32，吸气阀34，排气口36和排气阀38。

一个旋转驱动轴44设置在缸体10和前端盖16内，因而，驱动轴44的旋转轴线与缸体10的中心线在一条直线上。驱动轴44分别利用前端盖16和缸体10，通过各自的轴承支承在其相对端部分上。缸体10具有一个形成在一个中心部分内的中心轴承孔48，轴承设置在该中心轴承孔48内，以支承驱动轴44的后端部分。驱动轴44的前端部分，通过例如一个电磁离合器的离合器机构，与汽车发动机形式的驱动源(未示出)连接。在压缩机的操作当中，驱动轴44通过离合器机构与操作当中的发动机连接，从而，驱动轴44围绕其轴线旋转。

旋转轴44安装有一个斜盘50，斜盘50可沿轴向移动并相对于驱动轴倾斜。斜盘50具有一个中心孔52，驱动轴44穿过该孔延伸。斜盘50的中心孔52的直径，从其轴向中间部分朝着轴向相对端的轴向相反方向逐渐加大。驱动轴44固定了一个作为扭矩传输元件的旋转元件54，它通过一个止推轴承56与前端盖16夹紧接合。在驱动轴44旋转过程中，斜盘50通过一个铰接机构60与驱动轴44一起旋转。铰接机构60引导斜盘50进行轴向和倾斜运动。铰接机构60包含：一对支承臂62，它与旋转元件54固定；导向销66，它在斜盘上形成并可滑动地与在支承臂62内形成的导向孔64配合；斜盘50的中心孔52；以及驱动轴44的外圆周表面。注意斜盘50构成一个用于驱动活塞14的驱动元件，同时，旋转驱动轴44，汽车发动机形式的驱动源和铰接机构60形式的扭矩传输装置，它们彼此配合构成一个驱动驱动元件的驱动装置的一个主要部分。

上面所述的活塞14包含一个与斜盘50配合的接合部分70；以及一个头部72，它与接合部分70整体形成并装配在相应的缸内径12内。接合部分70内形成一个凹槽74，斜盘50通过一对半球形滑靴76与凹槽74夹持配合。半球形滑靴76夹持在凹槽74内，从而，滑靴76在其半球形表面处可滑动地与接合部分70配合，这样，滑靴76在斜盘的平表面处与斜盘50的相对表面的径向外面部分可滑动地配合。活塞14的结构将在下面详细地说明。

斜盘50的旋转运动通过滑靴76转换为活塞14的往复直线运动。当活塞14从其上死点到其下死点运动时，即当活塞14处于吸气行程上时，在吸气腔22内的制冷气体通过吸气口32和吸气阀34吸入压缩腔79内。当活塞14从其下死点到其上死点运动时，即当活塞处于压缩行程上时，在压缩腔79内的制冷气体通过活塞14被压缩。被压缩的制冷气体，通过排气口36和排气阀38排到排气腔24内。由于制冷气体在压缩腔79内的压力作用，就沿轴向作用在活塞14上一个反作用力。这一加压的反作用力，通过活塞14，斜盘50，旋转元件54和止推轴承56，由前端盖16承受。

缸体10贯通形成有一个供气通道80，它将排气腔24和一个曲柄腔86连通，该曲柄腔限定在前端盖16和缸体10之间。供气通道80与控制曲柄腔86内压力的容量控制阀90连接。容量控制阀90是一个带有一个电磁线圈92的电磁操作阀，利用一个通常由计算机构成的控制装置(未予表示)可选择地使电磁线圈通电或者不通电。在电磁线圈92通电过程中，施加到电磁线圈92的电流总量由空调负载控制，因此，容量控制阀90的开口量，是根据空调负载控制的。

旋转驱动轴44具有一个贯通该轴而形成的排气通道100。排气通道100的一个相对端在朝向中心轴承孔48处打开，并且，在另一端朝着曲柄腔86打开。中心轴承孔48通过一个连通口104，在其底部与吸气腔22连通。

本斜盘式压缩机是变容式的。通过利用作为一个高压源的排气腔24内的压力和作为一个低压源的吸气腔22内的压力之间的压差，控制曲柄腔86内的压力，通过对作用在活塞14的前侧面上的曲柄腔86内的压力和在压缩腔79内的压力之间的压差进行调整，改变斜盘50相对于与驱动轴44的旋转轴线垂直的平面之间的倾斜角，从而改变活塞14的往复行程(吸气和压缩行程)，因而可以对压缩机的排气容积进行调整。

下面，详细说明通过控制容积控制阀90可选择地使曲柄腔86与排气腔24连接或者不连接，而使曲柄腔86内的压力得以控制的过程。详细地讲，当电磁线圈92处于不通电状态时，容积控制阀90处于完全打开的状态，供气通道80是打开的，被压缩的气体就从排气腔24传送到曲柄腔86内，结果曲柄腔86内的压力增加，同时，斜盘50的倾斜角减小。随着斜盘50的倾斜角减小，利用斜盘50的旋转而进行往复运动的活塞14的往复行程就减小，从而，减小了压缩腔79的容积的变化量，因此，使压缩机的排气容积减小。当电磁线圈92处于通电状态时，通过增加施加到电磁线圈92上的电流量，减小容积控制阀90的开口量，从而，使在排气腔24内的被压缩的制冷气体传送到曲柄腔86内的总量减小。在这种情况下，在曲柄腔86内的制冷气体，通过排气通道100和连通口104，流入吸气腔22，从而使曲柄腔86内的压力降低，因而，使斜盘50的倾斜角增加。因此，压缩腔79内的容积的变化量是增加的，从而，使压缩机的排气容积增加。当吸气通道80依靠线圈92通电关闭时，在排气腔24内的被压缩的制冷气体就不能传送到曲柄腔86内，因此，斜盘50的倾斜角就变到最大，从而，使压缩机的排气容积最大。

斜盘50的最大倾斜角，由在斜盘50上形成的止动件106与旋转元件54的倚靠接触而限定，同时，斜盘50的最小倾斜角，由斜盘50与固定地装配在驱动轴44上的环形式的一个止动件107倚靠接触而限定。在本实施例中，供气通道80，曲柄腔86，容积控制阀90，排气通道100，连通口104和用于控制容积控制阀90的控制装置共同构成一个曲柄腔压力控制装置的主要部分，以控制曲柄腔86内的压力；或者是构成一个角度调节装置，它根据曲柄腔86(一个用于调节压缩机的排气容积的排气容积调节装置)内的压力，控制斜盘50的倾斜角。

下面，描述活塞14的结构。

如图2所示，远离头部72的活塞14的接合部分70的末端部分的横断面是U形。详细地讲，接合部分70具有一个限定在U形底部的基底分段108，以及一对基本上平行的臂分段110，112，它从基底分段108沿着与活塞14的轴线垂直的方向延伸。接合部分70的U形的两个相对的横向壁上，具有彼此相对的各自的凹槽114。每个凹槽114由横向壁的部分圆球形内表面限定。上述那对滑靴76，与在斜盘50的相对表面上的斜盘的径向外面部分夹持配合，并且分别容纳在部分圆球形凹槽114内。因此，接合部分70通过滑靴76与斜盘50可滑动地配合。

活塞14的头部72与接合部分70在其臂分段112的侧面上整体形成，该头部包含一个圆柱形主体部分120，它在远离接合部分70的臂分段112的侧面上的一个相对端处敞开，以及一个封闭元件112形式的末端分段，它与主体部分120固定，以封闭主体部分120的敞开端。接合部分70和头部72彼此整体形成。即，接合部分70的臂分段112和头部72的主体部分120的一个底部分124彼此整体形成。接合部分70的基底分段108从主体部分120的底部分124的径向外围部分，沿着与主体部分120的中心线平行的方向延伸，当活塞14装配在相当的缸内径12内时，该径向外围部分与中心线间隔一个适当的距离，并与缸体10的径向外围部分相对应。主体部分120的内圆周表面126分成两部分，即在其敞开端侧面的一个大直径部分128和远离敞开端的一个小直径部分130，这两部分彼此结合，在其之间限定一个台肩132。因此，主体部分120，在其敞开端部分134处具有比主体部分120的其它部分小的圆柱形壁厚，在此形成大直径部分128。通过对一个含有硅的铝合金铸模，头部72的主体部分120和接合部分70整体形成。形成头部72的主体部分120和接合部分70的包含在铝合金内的硅含量的范围是5-13个重量百分比。例如，最好使用JIS(日本工业标准)A4032的铝合金。

通常，封闭元件122是碟形元件，其外圆周表面140由一个平直部分142和一个锥形部分148构成，其中，平直部分的直径能使平直部分装配在主体部分120的大直径部分128内，锥形部分从远离封闭元件122的内端面144的平直部分142的一个相对端延伸，并且沿着封闭元件122的轴向(纵向)，从内端面144向封闭元件122的外端面146，该锥形部分的直径逐渐减小。本发明实施例中的封闭元件122由热塑合成橡胶材料形成。热塑树脂材料最好是酚醛树脂，并且包含有作为一种加强材料的玻璃纤维。封闭元件122利用模铸形成。

在本发明的实施例中，利用粘接和嵌塞的方法，可以将封闭元件122和主体元件120固定在一起。即，在将一粘接剂涂覆到主体部分120的台肩132和封闭元件122的内端面144的外圆周部分之一上时，封闭元件122与主体部分120固定，这样，封闭元件122的外圆周表面140的平直部分142，就与主体部分120的内圆周表面126的大直径部分128接合，因而，封闭元件122的内端面144与主体部分120的台肩132紧靠接触。夹在封闭元件122的内端面144和主体部分120的台肩132之间的粘接剂凝固，从而，内端面144和台肩132彼此粘接在一起。随后，主体部分120的敞开端部分134径向向内压紧顶靠在封闭元件122的外圆周表面140的锥形部分148上，因而，主体部分120和封闭元件122固定在一起。由于活塞14在压缩行程中对在压缩腔79内的制冷气体的压缩，作用在活塞14的端面146(其端面部分地限定了压缩腔79)上的压缩反作用力，由与主体部分120的内端面144顶靠接触的封闭元件122的台肩132，以及与封闭元件122的外圆周表面140的锥形部分148嵌塞压紧接合的主体部分120的敞开端部分134承受。在本发明的实施例中，头部120和封闭元件122采用粘接和嵌塞的方法固定在一起时，主体部分120和封闭元件也可以采用粘接或者嵌塞的方法固定在一起。

在活塞14的外圆周表面上，涂覆适用的合成橡胶材料例如呈现出极好的耐磨和耐腐蚀性能的氟树脂。在使用氟树脂时，最好使用聚四氟乙烯。缸体10由铝合金形式的金属材料构成。活塞14的头部72的主体部分120由上述铝合金构成。涂覆有氟树脂的活塞14，可以防止活塞14的铝合金与缸体10的铝合金直接接触，而使二者之间咬住，并且，可以尽可能地减小活塞14和缸内径12之间的间隙量。也可以将其它材料用在缸体10和涂层上。

然后，活塞14是在其被涂覆的主体部分120的外圆周表面上进行机械操作的。如图3所示，受在主体部分120的外圆周表面上进行机械操作的影响，主体部分120的轴向端部134的一部分(与封闭元件122的外圆周表面140的平直部分142夹持配合)的外径略小于主体部分120的其它部分的直径。这是因为封闭元件122由合成树脂材料构成，该合成树脂材料的热膨胀系数比头部120的铝合金的大，因此，考虑到在活塞14操作当中的封闭元件122的热膨胀性，主体部分120的轴向端部134的上述部分的直径应该比其它部分的直径要小些。按照这一方案，由于活塞14在操作过程中温度升高，利用该封闭元件122的热膨胀，将主体部分120的轴向端部134的上述部分沿径向向外挤压，因而，轴向端部134的一部分的外径就与封闭元件122的平直部分142接触，而使该轴向端部与主体部分120的其它部分平齐。在轴向端部134的上述部分上进行机械操作要减小其直径，需要考虑实际情况的影响。当通过调整包含在封闭元件122的合成树脂材料内的玻璃纤维的含量，而使封闭元件122的热膨胀系数与头部120的相等时，就无需减小主体部分120的轴向端部134的上述部分的直径。

在本发明的实施例中，要求具有高的耐磨性能以可滑动地夹持着一对滑靴76的接合部分70，由硅含量是5-13个重量百分比的铝合金构成，使得接合部分70表现出极好的耐磨性能，同时，没有要求具有高度耐磨性能的封闭元件122，可以由相对轻的和便宜的合成树脂材料构成。因此，本方案可以经济地制造出具有极好耐磨性能并减少了重量的活塞。

附图4和5中表示出本发明的第二实施例中构造的活塞210。活塞210包含一个封闭元件212，它与前面第一实施例所述的封闭元件不同。本实施例中的活塞210也就是用在图1中斜盘式压缩机上的一个单头活塞。在图4和5中，与图1-3所示的实施例相同的附图标记代表相同的元件，在此省略对这些元件的详细描述。本实施例中活塞210包含一个与斜盘50配合的接合部分70；以及一个可滑动地装配在相应的缸内径12内的头部72。活塞210的头部72包含一个中空圆柱形主体部分120，它在远离接合部分70的侧面上的一个相对端处敞开；以及一个封闭元件212，其关闭头部120的敞开端。封闭元件212包含一个带有一个凹陷218的圆形板部分214，该凹陷在该封闭元件的内端面216内敞开。在凹陷218内，设置了多个肋筋224，以达到加强封闭元件212的目的，这样，每个肋筋224都从凹陷218的底部表面220伸出，因此，每个肋筋224在凹陷218的内圆周表面222的恰当的两个圆周位置之间延伸。在本实施例中，如图5所示，设置在凹陷218内的多个肋筋224是呈栅格或点阵的型式。与前面所述的实施例的封闭元件122相同，本实施例中的封闭元件212是通过对热塑树脂材料例如酚醛树脂模铸而形成的。构成封闭元件212的热塑树脂包含作为加强材料的玻璃纤维。作为加强元件、用于加强封闭元件212的肋筋224的位置和数量，在本实施例中不作限定。

在本实施例中，封闭元件212的外径应能使封闭元件212与主体部分120的大直径部分128接合。封闭元件212装配在主体部分120内，这样，封闭元件212的内端面216的外圆周部分与主体部分120的台肩132顶靠接触。通过将粘接剂涂覆到封闭元件212和主体部分120的台肩132的至少一个上，而使封闭元件212与主体部分120固定。在本实施例中，由于在封闭元件的内端面216内形成凹槽218，而使封闭元件212的重量降低，并且，由于在上述凹槽218内形成有肋筋224，而改善了封闭元件的强度。因此，减轻了本发明的活塞210的重量，同时，使活塞210在其部分地限定了压缩腔79的端面处，具有要求的强度。而且，通过对合成树脂材料模铸可以经济地制造出封闭元件212。除去或者取代内端面216和台肩132粘接的这种方式，还可以通过对主体部分120的轴向端部134进行嵌塞，而使主体部分120和封闭元件212固定在一起。在这种情况下，在封闭元件212的外圆周表面上，最好具有一比图2所示的封闭元件122的锥形部分148的锥度小的锥形部分。沿主体部分120的轴向端部134的径向向内嵌塞，使其与封闭元件212的锥形部分紧密地压紧接触。由于本实施例中的封闭元件212是由上述的合成树脂材料构成的，为了在主体部分120的外圆周表面上完成机械操作，考虑到活塞210在操作过程中封闭元件212的热膨胀性，就将主体部分120的轴向端部134的一部分的外径减小。

除了合成树脂外，封闭元件212可以由其它材料构成。图6表示本发明第三实施例所构造的用300表示的活塞。活塞300包含下面将说明的由铝合金构成的封闭元件312。与图2和4的活塞相同，本实施例中的活塞300是用在图1所示的斜盘式压缩机上的一个单头活塞。在图6中，与图1-3所示的实施例中相同的附图标记用于表示相同的元件，对于这些元件不再进行重复的说明。如图6所示，活塞300包含一个与斜盘50配合的接合部分70；以及一个可滑动地装配在缸内径12内的一个头部72。头部72包含一个中空圆柱形主体部分310，它在远离接合部分70的侧面上的一个相对端处敞口；以及一个封闭元件312，其封闭主体部分310的敞开端。与活塞14、210的主体部分120和接合部分70相似，活塞300的主体部分310和接合部分70都是由硅含量是5-13个重量百分比的铝合金构成。利用铸模技术，主体部分310与接合部分70整体形成。最好使用JISA4032规定的铝合金。利用对硅含量小于5个重量百分比的铝合金进行铸模而形成封闭元件312，例如，JIS A2014或者A6061中规定的。封闭元件312与主体部分310和接合部分70的整体元件分开形成。

基本上在主体部分310的整个轴向长度上，主体部分310的内圆周表面314的直径是一个恒定值。封闭元件312通常是一个碟形元件，它由一个圆形板部分320和一个环形装配凸起322构成，该环形装配凸起从圆形板部分320的一个相对端面(内端面)突出来，并且其直径小于板部分320的直径。在圆形板部分320和环形装配凸起322之间形成一个台肩324。封闭元件312具有一个圆形凹陷328，它限定了环形装配凸起322，并且在装配凸起322的内端面326内敞开，因此，降低了封闭元件312的重量。圆形板部分320的外圆周表面的直径基本上与主体部分310的外圆周表面的直径相等。封闭元件312的环形装配凸起322的外圆周表面330的直径，比主体部分310的内圆周表面314的直径略为大一些，因此，在装配凸起322和主体部分310的内圆周表面314之间存在一个阻碍或者一个负间隙。即，将封闭元件312的装配凸起322的外圆周表面330压紧装配在主体部分310的内圆周表面314内，以在表面330，314之间产生压配合，这样，封闭元件312的台肩324就与主体部分310的端面334紧紧地顶靠接触。利用封闭元件312的环形装配凸起322的外圆周表面330和主体部分310的内圆周表面314之间的压配合，就可以防止封闭元件312相对于主体部分310的旋转运动和封闭元件312远离主体部分310的轴向运动。上述压配合对改善封闭元件312与主体部分310的同心度作出了贡献。利用在封闭元件312的台肩324和主体部分310的端面334之间涂覆粘接剂，使封闭元件312和主体部分310固定在一起，这两部分彼此紧紧顶靠接触。在本实施例中，要求具有高耐磨度的接合部分70，由耐磨的铝合金构成，同时，不要求具有高耐磨度的封闭元件312，由硅含量低的铝合金构成，结果，对活塞进行经济加工，使其降低了重量并延长了使用寿命。由于主体部分310和封闭元件312，二者是由各自的铝合金构成，因此，可以利用上述的压紧配合和粘结的方式，使主体部分310和封闭元件312高稳定性地固定在一起。

封闭元件312例如可以采用锻压的方法形成。在本实施例中，封闭元件312是由硅含量小于5个重量百分比的铝合金形成的，就可以利用锻压法很容易地形成封闭元件312，因此，降低了制造成本。为了更容易地利用锻压法制造封闭元件312，在封闭元件312的铝合金中的硅含量，较好的是少于3个重量百分比，最好是少于1个重量百分比。

封闭元件312例如可以用JIS AZ91规定的镁合金形成。由镁合金构成的封闭元件312，可以有效地降低活塞300的重量。用镁合金形成封闭元件312，可以利用铸模或者锻压而生产出来。活塞14，210，300的主体部分120，310可以利用锻压方法形成。

主体部分310和封闭元件312，既可以利用嵌塞也可以利用粘接方法固定在一起。另一种方式是，这些元件310和312可以被焊接在一起。再者，可以联合采用上述方法，将主体部分310和封闭元件312固定在一起。

硅含量小于5个重量百分比的用于封闭元件312的铝合金和用于形成封闭元件的镁合金中的每一种的热膨胀系数，都比硅含量在3-5个重量百分比的用于形成主体部分310的铝合金的热膨胀系数稍大一些。但是，由于它们的热膨胀系数之间的差值小到可以忽略，因此，不需要减小与封闭元件312夹紧接合的主体部分310的轴向端部的外径，也不需要通过机械操作对活塞14的影响，使合成树脂制成的封闭元件122的热膨胀性能够对活塞给以补偿。

活塞的结构不局限于图1-3，4-5和6所示的实施例。参照图7，它表示本发明第四实施例中构造的一个活塞400。活塞400是一个用在图1所示的斜盘式压缩机中的单头活塞，这里省略对压缩机的详细说明。在图7中，与图1-3所示的实施例相同的附图标记代表相同的元件，在此，省略对这些元件的详细说明。

图7所示的活塞400包含：一个与斜盘50配合的接合部分70，以及一个可滑动地装配在缸内径12内的头部72。活塞400的头部72包含：一个中空圆柱形主体部分406；以及一个封闭部分408，其封闭主体部分406的敞开端。通过锻压硅含量在5-13个重量百分比范围内的铝合金，例如JIS A4032中规定的铝合金，封闭部分408与接合部分70整体形成。通过锻压硅含量是5个重量百分比的铝合金，例如JIS A2014或者A6061中规定的铝合金，头部406与接合部分70和封闭部分408的整体部件分开形成。

基本上在整个的主体部分406的轴向长度上，活塞400的主体部分406的内圆周表面412的直径是一个恒定值。封闭部分408的外径，基本上与主体部分406的外径相等，而且封闭部分包含一个从端面416伸出的环形装配凸起418，该装配凸起的直径比封闭部分408的直径小。封闭部分408的圆形凹槽422，限定了环形装配凸起418，而且它在装配凸起418的端面420内敞开，因此，降低了封闭元件的重量。封闭元件408与主体部分406固定，这样，封闭部分408的端面416与主体部分406的端面430紧紧地顶靠接触，而且，装配凸起418的外圆周表面432就与主体部分406的内圆周表面412接合。通过在彼此紧紧地顶靠接触的封闭部分408的端面416和主体部分406的端面430处实行电焊，将封闭元件408和主体部分406焊接在一起。

活塞的主体部分406和封闭部分408的外圆周表面都涂覆有适用的耐磨合成树脂材料，例如氟树脂。缸体10由铝合金形式的金属材料形成。活塞400的主体部分406由上述铝合金形成。涂覆在主体部分406的外圆周表面上的氟树脂，可以有效地防止主体部分的铝合金与缸体10的铝合金直接接触，从而防止二者之间咬住，并且，能够尽可能地减小活塞400和缸内径12之间的间隙量。其它的材料也可以用于缸体10和涂层。

根据本实施例，接合部分70由硅含量在5-13个重量百分比范围内的耐磨铝合金形成，其中，接合部分要求具有高的耐磨度，同时，部分地限定了压缩腔79的主体部分406的底壁(即活塞400的端面)，不需要具有高的耐磨度，因而，涂覆有耐磨合成树脂膜的主体部分406的圆柱形壁，由相对便宜的铝合金形成，该铝合金的硅含量小于接合部分70的铝合金的硅含量。当主体部分406是利用锻压硅含量小于5个重量百分比的铝合金而形成时，主体部分406可以利用锻压方法很容易并经济地形成，因此，可以用相对低的成本生产出减低了重量且寿命很长的活塞400。由于主体部分406和封闭部分408，二者是由各自硅含量不同的铝合金形成，因此，主体部分406和封闭部分408可以很容易地焊接在一起。

除了焊接方法，可以利用任何可行的方法将主体部分406和封闭部分408固定在一起。例如，封闭部分408可以粘接或者压配在主体部分408内。而且，这些方法还可以结合使用。

例如，封闭部分408的装配凸起418的外圆周表面432的直径比主体部分406的内圆周表面412的直径略微大一些。装配凸起418在其外圆周表面处，压紧配合在主体部分406的内圆周表面412内，在二者之间形成压配。再者，利用粘接剂，使封闭部分408的端面416与主体部分406的端面430粘接。封闭部分408和主体部分406固定在一起，因此，封闭部分408粘接并压配在主体部分406内。

考虑到硅含量较低的铝合金更容易被锻压成主体部分406，主体部分406的铝合金的硅含量较好的是小于3个重量百分比，最好是小于1个重量百分比。

封闭部分408和接合部分70的整体部件，以及主体部分406可以由铸模方法形成。

活塞400的主体部分406，可以通过对例如JIS AZ91中规定的镁合金进行锻压或者铸模而形成。由镁合金形成的主体部分406，使其重量降低。

另一种方式是，主体部分406可以由一种例如酚醛树脂的热塑合成树脂材料形成。热塑树脂最好包含作为一种加强材料的玻璃纤维。由合成树脂形成的主体部分406最好利用模铸方法形成，而且，利用熔接或者焊接方法，将其与封闭部分408固定。按照该方案，可以在相对的低成本的情况下，生产出减少了重量的主体部分406。

由镁合金或者合成树脂形成的主体部分406的外圆周表面上，最好涂覆有耐磨的合成树脂膜。

对热塑树脂而言，可以使用环氧树脂或者酰胺纤维树脂。作为包含在热塑树脂内的加强材料，除了可以采用玻璃纤维外，还可以使用碳纤维，铝氧粉或者它们的混合物。

利用螺钉或者在两个部件之间添加一种塑料材料的流体，可以将主体部分和封闭元件或者部分固定在一起。在实施例中可以采用将这些方法结合使用的方法(即压配和粘接)。

使用本发明的活塞14，210，300，400的斜盘式压缩机的结构，不是局限于图1所示的结构。例如，容量控制阀90不是必需的，压缩机可以使用一个截止阀，它依靠曲柄腔86和排气腔24内的压力的差值，机械地打开和关闭。替带或者除去容量控制阀90的，可以是在排气通道100内设置一个与容量控制阀90相似的电磁操作阀。另一种方案是，设置一截止阀，它依靠曲柄腔86内的压力和吸气腔22内的压力的差值，机械地打开和关闭。实施例中说明的活塞，可以用在非变容式的斜盘式压缩机内，其中，斜盘的倾斜角是固定的。而且，活塞可以是双头的。

上面对本发明优选实施例的描述，仅是为了说明本发明的发明目的，可以理解，本领域的技术人员可以对上述技术方案具体地进行各种变化和改进。

Claims (10)

1．一种用于带有一个斜盘(50)的斜盘式压缩机的活塞，包含一个中空圆柱形头部(72)和一个接合部分(70)，该接合部分通过一对滑靴(76)与所说斜盘(50)配合，从而所说滑靴与斜盘的相对表面在斜盘的径向外部夹持配合，所说活塞的特征在于：

形成所说接合部分(70)的材料，与所说中空圆柱形头部(72)的末端分段(122，212，312)的材料不同，该末端分段设置在远离所说接合部分的侧面上。

2．一种用于斜盘式压缩机的活塞，包含一个中空圆柱形头部(72)和一个接合部分(70)，该接合部分通过一对滑靴(76)与所说斜盘(50)配合，从而所说滑靴与斜盘的相对表面在斜盘的径向外部夹持配合，所说活塞的特征在于：

所说中空圆柱形头部包含一个中空圆柱形主体部分(120，310)，它具有在远离所说接合部分的侧面上的一个敞开端，和在所说接合部分的侧面上的一个封闭端，所说接合部分和所说中空圆柱形主体部分，由硅含量不少于5个重量百分比的铝合金材料彼此整体形成，所说中空圆柱形头部具有一个封闭元件(122，212，312)，它封闭所说中空圆柱形主体部分的敞开端，并且，该封闭元件由与所说接合部分和中空圆柱形主体部分不同的材料形成。

3．根据权利要求2所述的活塞，其特征在于其中所说封闭元件(12，212)由合成树脂形成。

4．根据权利要求3所述的活塞，其特征在于其中所说圆柱形主体部分(120)包含一个在所说敞开端的侧面上的轴向端部(134)，其外径小于所说主体部分的其它部分，利用由所说合成树脂形成的封闭元件，在活塞的操作温度时的径向热膨胀，所说轴向端部沿径向向外膨胀，因而在活塞操作当中，就使所说中空圆柱形主体部分的轴线末端部外径与中空圆柱形主体部分的其它部分的外径相等。

5．根据权利要求2所述的活塞，其特征在于其中所说封闭元件(312)由硅含量小于5个重量百分比的铝合金形成。

6．根据权利要求2所述的活塞，其特征在于其中所说封闭元件(312)由主要元素是镁的材料形成。

7．根据权利要求2-6的任何一项所述的活塞，其特征在于其中所说铝合金的硅含量少于13个重量百分比。

8．一种用于带有一个斜盘(50)的斜盘式压缩机的活塞，包含一个中空圆柱形头部(72)和一个接合部分(70)，该接合部分通过一对滑靴(76)与所说斜盘(50)配合，从而所说滑靴与斜盘的相对表面在斜盘的径向外部夹持配合，所说活塞的特征在于：

所说中空圆柱形头部(72)包含一个中空圆柱形主体部分(406)，它在所说接合部分(70)的侧面上有一个敞开端，和在远离所说接合部分的侧面上具有一个封闭端，所说中空圆柱形主体部分由硅含量小于5个重量百分比的铝合金形成，所说中空圆柱形头部具有一个封闭元件(408)，它封闭所说中空圆柱形主体部分的敞开端，并且，它与所说接合部分整体形成，该接合部分由所说硅含量在5-13个重量百分比的铝合金构成。

9．一种用于带有一个斜盘(50)的斜盘式压缩机的活塞，包含一个中空圆柱形头部(72)和一个接合部分(70)，该接合部分通过一对滑靴(76)与所说斜盘(50)配合，从而所说滑靴与斜盘的相对表面在斜盘的径向外部夹持配合，所说活塞的特征在于：

所说中空圆柱形头部(72)包含一个中空圆柱形主体部分(406)，它在所说接合部分(70)的侧面上具有一个敞开端，和在远离所说接合部分的侧面上具有一个封闭端，所说中空圆柱形主体部分由主要元素是镁的材料形成，所说中空圆柱形头部具有一个封闭元件(408)，它封闭所说中空圆柱形主体部分的敞开端，并且，它与所说接合部分整体形成，该接合部分由所说硅含量在5-13个重量百分比的铝合金构成。

10．一种用于带有一个斜盘(50)的斜盘式压缩机的活塞，包含一个中空圆柱形头部(72)和一个接合部分(70)，该接合部分通过一对滑靴(76)与所说斜盘(50)配合，从而所说滑靴与斜盘的相对表面在斜盘的径向外部夹持配合，所说活塞的特征在于：

所说中空圆柱形头部(72)包含一个中空圆柱形主体部分(406)，它在所说接合部分(70)的侧面上具有一个敞开端，和在远离所说接合部分的侧面上具有一个封闭端，所说中空圆柱形主体部分由合成树脂形成，所说中空圆柱形头部具有一个封闭元件(408)，它封闭所说中空圆柱形主体部分的敞开端，并且，它与所说接合部分整体形成，该接合部分由所说硅含量在5-13个重量百分比的铝合金构成。

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