CN1309957C

CN1309957C - 用于斜盘式压缩机的活塞

Info

Publication number: CN1309957C
Application number: CNB031421024A
Authority: CN
Inventors: 姚奕; 杨虎
Original assignee: Shanghai Sanden Behr Automotive Air Conditioning Co Ltd
Current assignee: Shanghai Sanden Behr Automotive Air Conditioning Co Ltd
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2023-08-08
Also published as: CN1580562A

Abstract

本发明涉及一种用于斜盘式压缩机的活塞(15)，该活塞(15)可滑动地设置在斜盘式压缩机的汽缸孔(11)内，一对滑履(13、13)安装在活塞(15)的球穴中，活塞由基体(15a)和表面氧化层构成，基体材料采用Al-Si基铝合金制成，其成分包括5-20%的Si，余量为Al，表面氧化层为基体(15a)经过硬质阳极氧化处理后在其表面上形成的一层氧化膜(1、2)。由于上述活塞涂覆有能提高其密封性、耐磨损性的表面层，因此可使斜盘式压缩机的使用寿命延长。

Description

用于斜盘式压缩机的活塞

技术领域

本发明涉及一种用于斜盘式压缩机的活塞，更具体地说，涉及一种用于车辆空调系统的斜盘式压缩机的活塞，其外周面与汽缸孔的内周面、活塞球穴与滑履之间具有改进的密封性和耐磨损性。

背景技术

如今，在车辆空调系统中广泛采用一种具有可变排量机构的斜盘式压缩机。在现有的斜盘式压缩机中，通常在其驱动轴上倾斜设置一个斜盘，该斜盘通过两个滑履将驱动轴的旋转运动转化为活塞的往复运动。此时，活塞的圆柱形外周面与相应的汽缸孔的内周面相互接触。因此，为保证活塞的灵活运动，要求活塞的外周面与汽缸孔的内周面之间具有良好的密封性和耐磨损性。目前，通常的解决方式是将主要成分为聚四氟乙烯(PTFE)的材料喷涂在活塞的外周面上，从而保证活塞与汽缸孔之间具有良好的密封性和耐磨损性。

另外，活塞球穴与滑履之间的间隙较小、润滑条件较差也会降低压缩机的使用寿命。在美国专利No.5,943,941中采用将一层主要成分为锡的涂层涂覆在活塞球穴与滑履之间的方法，以减少它们之间的摩擦。

然而，以上解决方案存在着下列问题：

1.PTFE材料费用昂贵。在涂覆时，涂层材料不仅会附着在待涂覆的活塞部位处，还会附着在无需提高密封性和耐磨损性的部位处，因此会浪费材料，不必要地增加成本。

2.在喷涂PTFE之后，为提高其与基体材料的附着力，需要对涂层进行烘烤。当烘烤温度超过200℃时，会造成基体材料硬度的下降，反而不利于材料的耐磨损性。

3.喷涂层厚度的均匀性较难控制。为使喷涂层厚度均匀，需要采购价格昂贵的喷涂设备，且需要定期清理和合适的环境。

4.活塞球穴与滑履之间需要形成高精度的间隙，因而不能对表面喷涂PTFE。为此，在喷涂作业时需要对该表面进行遮蔽，从而使操作工序无谓增加。

5.再次进行镀锡处理又增加了工艺的复杂性。活塞球穴中的锡涂层很薄且易于磨损，因此在初期使用之后即失去了润滑作用。

因此，目前迫切需要一种用于车辆空调系统的斜盘式压缩机的活塞，该活塞涂覆有能提高其密封性、耐磨损性的表面层，从而使斜盘式压缩机的使用寿命延长。

发明内容

本发明是为解决上述技术问题而提出的，其目的是提供一种用于车辆空调系统的斜盘式压缩机的活塞，该活塞涂覆有能提高其密封性、耐磨损性的表面层，从而使斜盘式压缩机的使用寿命延长。

在本发明的一个较佳实施例中，用于斜盘式压缩机的活塞可滑动地设置在斜盘式压缩机的汽缸孔内，一对滑履安装在活塞的球穴中，其中，活塞由基体和表面氧化层构成，基体材料采用Al-Si基铝合金制成，其成分包括5-20％的Si，余量为Al，表面氧化层为基体经过硬质阳极氧化处理后在其表面上形成的一层氧化膜。

较佳的是，基体材料采用共晶或过共晶Al-Si基铝合金制成。

较佳的是，表面氧化层中渗透有一种抗磨剂液体，该抗磨剂液体为一种含磷三组份稀土化合物。

较佳的是，稀土化合物由稀土和有机磷盐组成，稀土的成分为钬、镝、镥和铕。

较佳的是，稀土化合物的粒子直径大小在0.002-0.003毫米之间。

较佳的是，抗磨剂液体中添加有一种高速渗透剂，该高速渗透剂是一种非离子表面活性剂。

较佳的是，非离子表面活性剂是烷基酚基聚氧乙烯磷酸酯。

较佳的是，抗磨剂液体中添加有一种分散剂，该分散剂是一种非离子表面活性剂。

较佳的是，非离子表面活性剂是聚氧乙烯脂肪醇醚。

较佳的是，表面氧化层的厚度在0.001-0.1毫米之间。

综上所述，本发明通过对活塞表面进行阳极氧化处理，从而在其表面上形成一层致密的氧化膜。当含磷三组份稀土化合物渗透到该氧化膜中时，该氧化膜具有极佳的耐磨性，活塞与汽缸体之间、活塞球穴与滑履之间的间隙不会随涂层的磨损而加大。这样，压缩机的噪音不会因为长时间的运行而增加。此外，渗透了含磷三组份稀土化合物的氧化膜具有极低的摩擦系数，可以降低压缩机的运行扭矩。同时，氧化膜中的孔隙可以起到储存润滑油的作用，从而改善了润滑条件，延长了斜盘式压缩机的使用寿命。此外，具有均匀厚度的氧化膜还可以实现活塞与汽缸体之间的良好密封。

附图说明

为了进一步说明本发明的具体结构及其效果，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明的斜盘式压缩机的剖视图；

图2是本发明的一个较佳实施例的活塞的透视图；以及

图3是本发明的一个较佳实施例的活塞的放大剖视图。

具体实施方式

以下将结合附图说明本发明的较佳实施例，用相同的标号表示相同的部件，其中：

1第一氧化膜；2第二氧化膜；10前汽缸体；12后汽缸体；13滑履；14驱动轴；15活塞；15a基体；16斜盘；20曲轴腔。

首先请参见图1，该图是本发明的斜盘式压缩机的剖视图。

本发明的斜盘式压缩机包括前汽缸体10、后汽缸体12、前壳体、后壳体、驱动轴14和旋转式斜盘16、滑履13和活塞15。曲轴腔20设置在汽缸体与一前盖之间。

驱动轴14由设置在前盖和汽缸体中的轴承支承，旋转式斜盘16支承在曲轴腔20内的驱动轴14上，该斜盘16沿驱动轴14的轴线滑动并相对倾斜，其与驱动轴14一体旋转。

随着驱动轴14的旋转，斜盘式压缩机的活塞15通过安装在曲轴腔20内的驱动轴14上的斜盘16和滑履13在汽缸孔11内的上死点与下死点之间往复运动。

在本实施例中，前汽缸体10和后汽缸体12是由高硅铝合金制成的，滑履13是由轴承钢材料制成的。

下面将叙述本发明的斜盘式压缩机的运行过程。

车辆发动机带动驱动轴14旋转，斜盘16通过铰接机构(图中未示出)与驱动轴14作一体转动。斜盘16的旋转通过滑履13转换成每个活塞15在相应汽缸孔11内的直线往复运动。活塞15的往复运动将低压腔中的制冷剂气体吸入到汽缸孔11中，并在汽缸孔11中的气体被压缩到预定压力时，将其排出到高压腔中。通过改变斜盘16的倾斜角度可使活塞15的冲程发生变化。利用上述方法，可使压缩机的排量通过改变吸入压力而得到控制，从而保证斜盘式压缩机的排量调节功能，保证车辆制冷量的稳定。

为解决斜盘式压缩机的活塞15的外周面与汽缸孔11的内周面、活塞球穴与滑履13之间的密封性和耐磨损性不佳的缺陷，本发明的斜盘式压缩机采用了在其基体15a上涂覆有一层氧化膜的活塞15。

下面请参见图2和3，图2是本发明的一较佳实施例的活塞15的透视图，图3是该活塞的放大剖视图。其中，一对滑履13、13安装在活塞15的球穴中，斜盘16安装在两个滑履13、13之间。活塞15在汽缸体10、12内作直线往复运动，其全部表面均进行了阳极氧化处理，并且在基体15a上形成了一表面氧化层。在附图中，活塞15的外周面与汽缸孔11的内周面之间形成了第一氧化膜1，活塞球穴与滑履13之间形成了第二氧化膜2，第一氧化膜1和第二氧化膜2一体构成了本文所述的表面氧化层。

在本实施例中，基体材料采用Al-Si基铝合金(例如共晶或过共晶Al-Si基铝合金)制成，其成分包括5-20％的Si，余量为Al(杂质不超过0.5％)。在对铝合金基体进行硬质阳极氧化处理之后，基体15a的表面形成一层稳定、坚固的氧化膜1、2(参见图3)。

在另一个较佳实施例中，基体材料的成分还包括0.5-10％的Cu和0.1-2％的Mg。

此外，还可以利用活塞15的表面氧化层的多孔性，在活塞15表面的氧化膜1、2中渗透一种抗磨剂液体，该抗磨剂液体为一种含磷三组份稀土化合物，稀土化合物由稀土和有机磷盐组成，其稀土的主要成分为钬、镝、镥和铕等。为使氧化膜1、2对稀土化合物的附着性能提高，应尽量使稀土化合物的粒子细小。通过试验发现，粒子直径大小在0.002-0.003毫米之间是最为合适的。

为使抗磨剂尽可能多地渗透入氧化膜1、2的孔隙中，应当降低该抗磨剂液体的表面张力，以加速孔隙的毛细现象。因此，还可以在抗磨剂液体中加入一种高速渗透剂。依靠该高速渗透剂将稀土化合物渗透吸附在铝合金基体表面的氧化铝分子的孔隙中。在本实施例中，所用的高速渗透剂是一种非离子表面活性剂——烷基酚基聚氧乙烯磷酸酯(PEO磷酸酯)。

另外，考虑到氧化膜1、2对稀土化合物的有效吸附，抗磨剂均匀覆盖在氧化膜1、2的表面上是相当重要的。因此，还可以在抗磨剂液体中加入一种分散剂。在本实施例中，所用的分散剂是一种非离子表面活性剂——聚氧乙烯脂肪醇醚。

此外，通过试验发现，活塞15表面的氧化膜1、2的厚度最好为0.001-0.1毫米。

以上方案均已通过样品制造和验证(型式试验和台架模拟性能试验)，其效果良好。

虽然以上结合实施例对本发明的目的、结构和效果作了进一步说明，但是本技术领域的技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明的，而不能作为对本实用新型的限制。因此，可以在本发明的实质精神范围内对实施例进行变型，这些变型包括：使用带有双头活塞的、固定排量的斜盘式压缩机来代替带有单头活塞的、可变排量的斜盘式压缩机等等，它们都将落在本发明所附的权利要求书的范围之内。

Claims

1.一种用于斜盘式压缩机的活塞(15)，所述活塞(15)可滑动地设置在斜盘式压缩机的汽缸孔(11)内，一对滑履(13、13)安装在活塞(15)的球穴中，其特征在于，所述活塞由基体(15a)和表面氧化层构成，所述基体材料采用Al-Si基铝合金制成，其成分包括5-20％的Si，余量为Al，所述表面氧化层为基体(15a)经过硬质阳极氧化处理后在其表面上形成的一层氧化膜(1、2)，所述表面氧化层中渗透有一种抗磨剂液体，所述抗磨剂液体为一种含磷三组份稀土化合物。

2.如权利要求1所述的活塞(15)，其特征在于，所述基体材料采用共晶或过共晶Al-Si基铝合金制成。

3.如权利要求1所述的活塞(15)，其特征在于，所述稀土化合物由稀土和有机磷盐组成，稀土的成分为钬、镝、镥和铕。

4.如权利要求1所述的活塞(15)，其特征在于，所述稀土化合物的粒子直径大小在0.002-0.003毫米之间。

5.如权利要求1所述的活塞(15)，其特征在于，抗磨剂液体中添加有一种高速渗透剂，所述高速渗透剂是一种非离子表面活性剂。

6.如权利要求5所述的活塞(15)，其特征在于，所述非离子表面活性剂是烷基酚基聚氧乙烯磷酸酯。

7.如权利要求1所述的活塞(15)，其特征在于，抗磨剂液体中添加有一种分散剂，所述分散剂是一种非离子表面活性剂。

8.如权利要求7所述的活塞(15)，其特征在于，所述非离子表面活性剂是聚氧乙烯脂肪醇醚。

9.如权利要求1所述的活塞(15)，其特征在于，所述表面氧化层的厚度在0.001-0.1毫米之间。