CN1310298A - 压缩机的空心活塞 - Google Patents

Abstract

活塞的空心头部包括有底的柱形部分和封闭该有底的柱体部分的开口的帽体。该帽体成有底的柱体形状,包括底壁、柱形的大直径部分和柱形的小直径部分。该小直径部分的外圆周表面与该有底的柱形部分的柱体部分的内圆周表面配合,这样,端面彼此接触,然后通过焊接使这两端面彼此连接。帽体的长度,即从帽体的顶表面到其端面的轴向距离大于该底壁的厚度,这样,该焊接部分远离底壁与该大直径部分之间的交界部分。

Description

压缩机的空心活塞

本发明涉及压缩机的活塞，尤其涉及这样的活塞，即至少装配到气缸孔内的活塞头部是空心的。

压缩机的活塞由往复驱动装置驱动往复运动，以便该压缩致冷剂气体。通常，该类型的活塞的头部与气缸孔配合，连接部分与往复驱动装置连接。因为活塞进行往复运动，因此希望减轻重量。为此，至少将装配到气缸孔内的头部制成空心的。已知的一种制造该空心活塞头的方法是：提供一活塞主体件(a)和一盘状封闭件(b)，并将该活塞主体件与封闭件连接在一起。该活塞主体件整个形成有底的柱形部分，它有底壁、从该底壁的外圆周部分开始轴向延伸的柱体部分和一连接件，该连接件与该有底的柱形部分的底壁成一体，用于与往复驱动装置连接。该封闭件设计成封闭住该活塞主体件的有底的柱形部分。为了使这两零件连接，可以采用焊接、摩擦压配、粘接、物理连接方法(例如挤压(caulking))和类似的方法，其中的一些连接方法已经被采用。

不过，以这种方法生产的空心活塞遇到了一个问题，即该空心活塞的重量不能减至足够小，因为要保证足够的连接强度。在使用该空心活塞进行压缩处理的过程中，压缩气体的压力作用在封闭件上，使该封闭件变形成这样，即它凸出到该空心头部内。在吸入过程中，惯性力作用在该封闭件上，使该封闭件变形成这样，即它向该空心头部外凸出。这些变形导致应力集中在活塞主体件的柱体部分与封闭件之间的连接部分上，这降低了该空心活塞的寿命。因此，该封闭件需要比较厚，以便抑制该变形。当连接是通过焊接、摩擦压配、粘接等实现时，该焊接区、压力接触区、粘接区等必须增大，以便增加连接强度。因此，除了需要使活塞主体件的柱体部分相对较厚外，这还防碍了该空心活塞的重量的充分减少。

考虑到现有技术所遇到的问题，本发明的一个目的是进一步减小压缩机的空心活塞的重量，同时保证该空心活塞的寿命。

本发明提供了一种压缩机的空心活塞，包括：(a)一活塞主体件，包括有底的柱形部分和与往复驱动装置连接的连接部分，该有底的柱形部分有底壁和从底壁的外圆周部分开始轴向延伸的柱体部分，该连接部分与有底的柱形部分的底壁成一整体；以及(b)一封闭件，该封闭件与该活塞主体件连接以封闭该活塞主体件的有底的柱形部分，从而确定了与连接部分成一整体的、基本成空心圆柱形的空心头部，其特征在于：该封闭件为有底的柱形形状，包括底壁和从底壁的外圆周部分开始轴向延伸的柱体部分，两个柱体部分彼此连接成这样的状态，封闭件的柱体部分的端面与活塞主体件的柱体部分的端面相接触，封闭件的长度，即从该封闭件的底壁的外侧端面到该封闭件的柱体部分的端面之间的距离，大于该封闭件的底壁的厚度，同时小于该空心头部的轴向长度的1/2。

这样，除了活塞主体件的柱体部分外，封闭件也有柱体部分，且该封闭件的柱体部分的端面与该活塞主体件的柱体部分的端面接触，这时，两个柱体部分彼此连接。正如后面在“优选实施例的详细介绍”中所介绍的，该连接部分距离当该封闭件的底壁弹性变形时应力所可能集中的区域很远，而且，柱体部分的结构增加了该封闭件的刚性。因此，可以减小封闭件的底壁的厚度和活塞主体件的柱体部分的圆周壁的厚度，同时保证该空心活塞的寿命。

该封闭件可以包括从柱体部分的端面内圆周部分轴向延伸的的柱形安装部分，且该安装部分的外圆周表面可以与活塞主体件的柱体部分的内圆周表面配合。

通过以这种方式将封闭件装配到安装部分的内部，活塞主体件与封闭件的相对位置容易对齐，因此这两部件的连接也变得容易。而且，当通过粘接或焊接而进行连接时，不仅柱体部分的端面，而且封闭件的安装部分的外圆周表面与活塞主体件的内圆周表面也能彼此粘接或焊接。这可以进一步增加活塞主体件和封闭件之间的连接强度。

活塞主体件的柱体部分的端面与封闭件的柱体部分的端面可以彼此焊接。

因为焊接部分远离集中区域，因此可以减小重量，同时还保证寿命。焊接优选是进行到柱体部分的内圆周边缘。当柱体部分的端面的内圆周部分没有焊接时，该未焊接的部分就象存在的裂纹，从而使得该焊接部分容易被损坏。

活塞主体件的柱体部分的端面和封闭件的柱体部分的端面可以彼此粘接，且该安装部分的外圆周表面也可以粘接到该活塞主体件的柱体部分的内圆周表面上。

因为该粘接部分远离集中区域，作用在该粘结剂层上的应力很小，因此，如前所述，可以减小重量，同时保证寿命。

通过使用熔点低于活塞主体件和封闭件的材料的低熔点材料，可以将活塞主体件的柱体的端面与封闭件的柱体的端面彼此连接，且该安装部分的外圆周表面也可以连接到该活塞主体件的柱体部分的内圆周表面上。

活塞主体件可以包括从有底的柱形部分的柱体部分的端面的外圆周部分轴向延伸的柱形安装部分，且该安装部分的内圆周表面与该封闭件的外圆周表面彼此配合。

通过粘结剂，活塞主体件的柱体部分的端面和封闭件的柱体部分的端面可以彼此粘接，且该安装部分的内圆周表面也可以粘接到该封闭件的外圆周表面上。

封闭件的底壁的外侧端面的圆周边缘可以斜切成有一倒角部分，该安装部分的前端部分可以挤压(caulk)在该倒角部分上。

封闭件的长度可以是该封闭件的底壁的厚度的1.5倍或更大、2倍或更大。

当封闭件的长度更长时，连接部分更加远离应力集中区域，作用在该连接部分上的应力也更接近于简单的压缩应力和拉伸应力，而且该封闭件的刚性变得更高。因此，该连接部分的寿命增加，本发明的效果更明显。不过，应当注意，当该封闭件的长度变得更长时，该效果增加的速率逐渐减小，且由于在空心头部的外圆周表面和气缸孔的内圆周表面之间的摩擦力或类似力，封闭件的长度越长将导致作用在该封闭件的力增加，从而导致作用在连接部分上的应力增加。因此，最好不使封闭件的长度达到空心头部的轴向长度的1/2或更大。通常，该长度优选是为底壁厚度的4倍或更小，更优选是3倍或更小。

呈有底的柱形形状的封闭件的底部的内表面与该封闭件的柱体部分的内圆周表面之间相交的拐角处可以生成圆角。

应力集中在拐角部分，因此，优选是使拐角部分生成圆角，以避免由于应力集中而产生裂纹。

本发明还提供了一种制造压缩机的空心活塞的方法。该空心活塞的连接部分与往复驱动装置和基本成空心柱形的空心头部相连接，该方法包括以下步骤：形成包括有底的柱形部分和连接部分的活塞主体件，该有底的柱形部分包括底壁和从该底壁的外圆周部分开始轴向延伸的柱体部分，该连接部分与该有底的柱形部分的底壁成一整体；形成封闭件，该封闭件包括底壁和从该底壁的外圆周部分开始轴向延伸的柱体部分，封闭件的长度，即从该封闭件的底壁的外侧端面到该封闭件的柱体部分的端面之间的距离，大于该封闭件的底壁的厚度；将两个柱体部分彼此连接成这样的状态，封闭件的柱体部分的端面与活塞主体件的柱体部分的端面相接触，封闭件的长度小于该空心头部的轴向长度的1/2。

附图中：

图1是表示具有空心活塞的旋转斜盘压缩机的正剖图，该空心活塞构成本发明的一个实施例；

图2是空心活塞的正剖图；

图3是表示活塞主体件和封闭件的正视图(局部剖)，该活塞主体件和封闭件构成了活塞制造材料，空心活塞由该活塞制造材料制成；

图4是说明空心活塞的制造方法的正视图；

图5是表示构成本发明另一实施例的压缩机空心活塞的一部分的正剖图；

图6是表示构成本发明又一实施例的压缩机空心活塞的一部分的正剖图；

图7是表示构成本发明又一实施例的压缩机空心活塞的一部分的正剖图；

图8和9分别是表示构成本发明又一实施例的压缩机空心活塞的一部分的正剖图。

实施例1

下面将参考附图介绍一种空心活塞的实例，该空心活塞用于汽车空调装置的旋转斜盘压缩机中，并构成本发明的一个实施例。

图1所示为本发明的旋转斜盘压缩机。图1中，参考标号10表示气缸体。多个气缸孔12处于环绕环绕该气缸体10的中心轴的周围位置，并轴向延伸。在该气缸孔12中，单头活塞14(下文简称为活塞14)布置成能进行往复运动。前壳体16装在气缸体10的一个轴向端面上(即图1中的左侧端面，称为前端面)，后壳体18通过阀板20装在另一端面上(即图1中的右端面，称为后端面)。该前壳体16、后壳体18和气缸体10构成了旋转斜盘压缩机的壳体组件。吸入室22和排出室24在后壳体18和阀板20之间确定，该吸入室22和排出室24分别通过进口26和出口28与未示出的致冷管道相连。该阀板20有吸入孔32、吸入阀34、排出孔36、排出阀38等。

旋转轴50可旋转地布置在气缸体10的中心轴上并沿该轴延伸。该旋转轴50在其端部通过轴承支承在前壳体16和气缸体10上。穿过气缸体10的中心部分还形成有中心支承孔56，该旋转轴50支承在该中心支承孔56中。旋转轴50的在前壳体16一侧的端头部分通过离合器与未示出的作为外部驱动源的汽车发动机连接，该离合器例如为电磁离合器。因此，当发动机因旋转轴50通过离合器接到该发动机上而启动时，旋转轴50就可以绕其自身的轴线旋转。

旋转斜盘60可在轴向相对运动和倾斜地装在旋转轴50上。旋转斜盘60形成有经过中心线的中心通孔61，旋转轴50可以穿过该中心通孔61。中心孔61在其各开口端直径逐渐增加。作为旋转传递件的旋转盘62装在旋转轴50上，并通过止推支承64与前壳体配合。通过铰链机构66，旋转斜盘60与旋转轴50一起旋转，并能随其轴向运动而倾斜。铰链机构66包括一对固定在旋转盘62上的支承臂67、一对固定在旋转斜盘上并可滑动地与相应支承臂67的一对导引孔68配合的导引销69、旋转斜盘60的中心孔61和旋转轴50的外圆周表面。在本发明中，作为驱动件的旋转斜盘、构成旋转传递件的旋转轴、铰链机构66等一起构成了使活塞往复运动的往复驱动装置。

活塞14设计成空心活塞，包括用于与旋转斜盘60连接的连接部分70和与该连接部分70成一体且与气缸盖12配合的空心头部。旋转斜盘60通过一对半球形滑块76与形成于连接部分70中的槽74配合。该半球形滑块76有由该连接部分70可滑动地固定的球形部分和平面部分，该平面部分与旋转斜盘60的相应表面接触，以便可滑动地将该旋转斜盘60的外圆周部分支承和夹持在其间。后面将详述活塞14的形状。

通过滑块76，旋转斜盘60的旋转运动转化成活塞14的线性往复运动。在吸入过程中，活塞14从上死点向下死点运动，吸入室22内的致冷剂气体通过吸入孔32和吸入阀34吸入到气缸孔12内。在压缩过程中，活塞14从下死点向上死点运动，气缸孔12内的致冷剂气体被压缩，然后通过排出孔和排出阀38排出到排出室24。随着致冷剂气体的压缩，轴向压缩反作用力作用在活塞14上。该压缩反作用力通过活塞14、旋转斜盘60、旋转盘62和止推轴承64由前壳体16承受。活塞14的连接部分70有成一体的阻止旋转的部分(未示出)。该阻止旋转的部分在与前壳体16的内圆周表面接触时抑制活塞14的绕中心轴的旋转，从而避免活塞与旋转斜盘60之间的干涉。

还有穿过气缸体10的供给通道80。通过该供给通道80，排出室与形成于前壳体16和气缸体10之间的旋转斜盘室86连通。在该供给通道80的中部有容量控制阀90。该容量控制阀90是电磁阀，电磁阀90的通电、断电由主要由计算机构成的控制装置(未示出)控制。根据冷却负载等信息，对该供给流量值进行控制，从而调节该容量控制阀90的打开程度。

在旋转轴50的内部有放气通道100。该放气通道100在其一端开口于中心支承孔56，另一端开口于旋转斜盘室86，中心支承孔56通过连通孔104与吸入室22连通。

本实施例的旋转斜盘压缩机设计成可变容积的类型，并分别利用排出室24和吸入室22作为高压源和低压源，因此，利用它们之间的压力差来控制旋转斜盘室86内的压力。这样调节作为压缩室的气缸孔12内的压力和旋转斜盘室86内的压力之间的压力差，气缸孔12内的压力和旋转斜盘室86内的压力分别作用在活塞14的前部和后部，由此改变旋转斜盘60的倾斜角，改变活塞14的冲程和改变压缩机的排出容积。尤其是，在容量控制阀90的控制下，旋转斜盘室86可选择与排出室24连通或断开，这样，旋转斜盘室86内的压力能够被控制。在电磁阀92处于断电状态时，容量控制阀完全打开，这样，供给通道80处于连通状态，这时，排出室24内的高压致冷剂气体供给到旋转斜盘室86。因此，旋转斜盘室86内的压力升高，从而使旋转斜盘60的倾斜角变小。当旋转斜盘的倾斜角最小时，活塞14的变容率很小，该活塞的变容率就是与旋转斜盘60相联系的往复运动，这样压缩机的排出容量最小。在电磁阀92处于通电状态时，因为通过增加供给电流，容量控制阀90的打开程度变小(包括零)，排出室24的高压致冷剂气体向旋转斜盘室86供给的量变小，同时旋转斜盘室86内的致冷剂气体通过放气通道100和连通孔104释放到吸入室22内。因此，旋转斜盘室86内的压力减小。相应的，旋转斜盘60的倾斜角变大，以增加活塞14的变容率，从而增加压缩机的排出容量。当供给通道80由于电磁阀92的通电而断开时，排出室24内的高压致冷剂气体并不向旋转斜盘室86供给，这时该旋转斜盘60的倾斜角最大。因此，压缩机的排出容量最大。旋转斜盘60的最大倾斜角由旋转斜盘60的挡块106与旋转盘62的接触而确定，最小倾斜角由旋转斜盘与旋转盘50上的挡块的接触而确定。供给通道80、旋转斜盘室86、容量控制阀90、放气通道100、连通孔104、控制装置等构成了旋转斜盘的倾斜角控制装置或排出容量控制装置。

气缸体10和活塞14都由铝合金制成，该铝合金是一种金属，且活塞14的外圆周表面覆盖有氟树脂。氟树脂涂层防止了相同金属的部件之间的直接接触，从而在气缸孔12所允许的配合工差设定成尽可能小时能防止发生咬合。此外，气缸体10和活塞14优选是由铝硅合金或类似物制成。不过，应当知道，气缸体和活塞14的材料、涂层等的材料都不局限于上面所介绍的，也可以采用其它材料。

下面将详细介绍活塞14。

如图2所示，活塞14的连接部分70的远离头部72的末端部分由于有槽74，基本形成U形，具有底座部分108和一对臂部分110和112，该底座部分108形成U形底部，该对臂部分110和112从该底座部分108处以垂直于活塞14轴向的方向延伸。臂部分110、112的相对侧的表面分别形成有凹形部分114。该凹形部分114的内表面形成凹的球形表面。前述的一对滑块76与旋转斜盘60的外周部分的两表面接触以便在两滑块之间夹持住该旋转斜盘60，同时该对滑块76由该凹形部分114固定。

活塞14的头部72包括有底的柱形部分120和帽体122，该有底的柱形部分120成有底的柱形形状，其一端开口，另一端封闭，该帽体122作为封闭件以封闭该有底的柱形部分120的开口，并装在该有底的柱形部分120上。该有底的柱形部分120具有底壁124，该底壁124与连接部分70的臂部分112的侧面形成一体。该有底的柱形部分120和连接部分70构成整个活塞主体件125。该有底的柱形部分120具有从底壁124的外圆周部分径向延伸的柱体部分126。该底壁124构成了封闭该柱体部分126的另一端的封闭部分。该有底的柱形部分120的内圆周表面形成简单的圆柱形表面。

帽体122形成为有底的、成阶梯状的圆柱形形状，具有平的盘状底壁134、从底壁134的外圆周部分径向延伸的大直径部分126和从该大直径部分136的端面138的内圆周部分径向延伸的小直径部分139。该小直径部分139和大直径部分136的内圆周表面140和底壁134的内表面141一起形成位于帽体122内部且朝着小直径部分139的端面142开口的凹形部分144，从而能减轻重量。此外，在该凹形部分144的内圆周表面140与底壁134的内表面141之间的相交处形成圆弧形拐角，从而增强该大直径部分136与该底壁134之间的交界处的刚性。帽体的长度A，即：从顶面146，也就是底壁134的外顶面到该大直径部分136的端面138之间的轴向长度大于底壁134的厚度。例如，优选是使帽体的长度A为底壁134的厚度B的1.5倍或更大，或者更优选是2倍或更大。更具体说，如果B是3mm，那么A优选是5mm或更大，更优选是7mm或更大。还有帽体长度A设定为不大于头部72的轴向长度的1/2。在图2中，为了方便理解，柱体部分126的圆柱壁厚度、大直径部分136的圆柱壁的厚度、底壁134的厚度等都放大表示。

帽体122的小直径部分139的外圆周表面148装配到该有底的柱形部分120的内圆周表面128内并一直到这样的深度，即端面138与该有底的柱形部分120的开口侧端面接触，该开口侧端面150和端面138作为焊接表面焊在一起，这样帽体122和活塞主体件162相互连接起来。在活塞的压缩过程中，在端面138和开口侧端面150之间的焊接部分承受作用在头部72的顶面146上的致冷剂气体的压缩反作用力。

在本实施例中，上述结构的活塞14这样制造，即两个活塞14由单一活塞材料制成。因此，制造活塞14的单头活塞制造材料160(下文简称为材料160)具有活塞主体件162(下文简称为主体件162)和作为封闭件的帽体164。各主体件162具有连接部分166和开口与该连接部分166的方向相反的有底的柱形部分170。两个主体件162形成一体，这样该有底的柱形部分170彼此同心，该连接部分166的端面彼此毗连。

该有底的柱形部分170具有底壁172和从该底壁172的外圆周部分轴向延伸的柱体部分174，且在底壁172处与连接部分166形成一体。该柱体部分174的内圆周表面178形成简单的柱形表面。该内圆周表面178与作为制成产品的活塞14的内圆周表面相同。各连接件166的桥接部分182与和底座部分108及臂部分110和112相对应的部分(分别称为底座部分184、臂部分186和188)的内侧表面连接，如图3所示，以便增强该连接部分166，抵抗加工过程中的夹紧力。也就是，该桥接部分182作为增强部分增强该主体件162的刚性或抑制热变形。在本实施例中，该主体件162由一种金属铝合金制造，并通过铸造或锻造而制成。该铸造包括各种模铸，例如：砂铸、金属模铸、真空处理铸造、PF(无孔模铸造)处理铸造、流变铸造处理、熔融金属铸造。锻造包括普通锻造、半固态锻造等。

两帽体164结构类似，这样，两个帽体164中的一个作为示例来介绍。如图3所示，帽体164形成有底的且成阶梯状的柱形形状，它具有平的盘状底壁192、从底壁192的外圆周部分径向延伸的大直径部分194和从该大直径部分194的端面196的内圆周部分径向延伸的小直径部分198。该小直径部分198和大直径部分194的内圆周表面和底壁192的内表面一起形成位于帽体164内部且朝着小直径部分198的端面200开口的凹形部分202，从而能减轻重量。该凹形部分202与作为制成产品的活塞14的凹形部分144相同。该小直径部分198的外圆周表面204的直径小于该大直径部分194的外径，以便能与该有底的柱形部分170的内圆周表面178配合。在所示实施例中，帽体164的、与小直径部分198的端面200相反的一侧的端面210的中心部分凸出有剖面成圆形的夹持部分212。帽体164的底壁198的厚度和帽体长度，即从底壁192的端面210到大直径部分194的端面196的轴向距离，设定成预定的尺寸关系，通过如后面所述对端面210进行机械加工，使得该尺寸关系与作为制成产品的活塞14的帽体122的尺寸关系相同。在本实施例中，这样构成帽体164用铝合金，即一种金属制造，并通过与制造主体件164类似的铸造或锻造方法制成。此外，图3中还对柱体部分174的圆周壁厚度、大直径部分194的圆周壁厚度、底壁的厚度等进行了放大，以便于理解。

下面将介绍将帽体件164安装到主体件162上的过程。

如图4以放大的方式所示，帽体164同轴对齐地插入该有底的柱形部分170的开口侧，这样，该小直径部分198的外圆周表面204与内圆周表面178配合。当通过内圆周表面178和外圆周表面204之间的装配而使帽体与该有底的柱形部分170的内部对齐时，该装配继续，直到帽体164的端面196与柱体部分174的开口侧端面220接触，从而限定了该帽体164的装配深度。当端面220与端面196接触或者靠近端面196时，未示出的电子束焊接机的电子束辐射装置辐射电子束，这样，该端面220和196焊接在一起以作为焊接表面。这时，一对具有容纳帽体164的夹持部分212的安装孔的夹具(未示出)用于从两侧夹持住该主体件162和帽体164，这样，当电子束以垂直于主体件的轴线的方向(沿平行于焊接表面的直线的方向)辐射到与焊接表面对应的位置处时，该主体件162和帽体164通过旋转驱动装置绕其轴线旋转。这样，环形的焊接表面彼此焊接起来。因为帽体164相对于主体件162的轴向偏移必然由夹具消除，因此焊接能有效进行。在本实施例中，该焊接达到该有底的柱形部分170的开口侧端面220的内圆周边缘。

在本实施例中，电子束的辐射点通过转动该单头活塞铸造材料160而周向移动。电子束辐射装置或电子束辐射点自身可以周向移动。电子束焊接是一种集束焊接，另外，该零件的连接也可以采用激光束焊接。

当两个帽体164这样固定在主体件162上以后，在与该头部72相对应的部分，即包括主体件162的有底的柱形部分170的多个部分上进行加工处理。首先，分别在两个帽体件164的夹持部分212上形成中心孔224(在图3中以双点划线表示)。中心对准中心孔以便找准，再分别用夹头夹持住两夹持部分212，这时，旋转驱动装置的旋转传递给帽体164和主体件162，从而能有效地在它们上面进行加工。

然后，在包括主体件162的有底的柱形部分170的外圆周表面的部分上进行涂层，从而在其上面形成例如聚四氟乙烯涂层。随后，通过切割将夹持部分212从帽体164上除下，并对端面210研磨，然后在其上对形成有涂层的该有底的柱形部分170的外圆周表面等进行无心研磨，从而完成该头部72的加工，随后对连接部分1 66进行机械加工，以除去该桥接部分182，形成将在活塞14制成产品后夹持该滑块76的凹形部分114(在图3中以双点划线表示)，故完成该连接部分70的加工。然后，将材料160分成两部分，这样就得到两个活塞14。

由前述可知，大直径部分136和194构成柱体部分，小直径部分139和198构成安装部分。

在这样制成的活塞14中，端面138和150之间的焊接部分远离当底壁134三维弹性变形时应力集中的区域(底壁134和大直径部分136之间的交界部分)，该底壁134的三维弹性变形是由在压缩过程和吸入过程中作用在活塞14的底壁134上的气体应力和惯性力引起的。因此，作用在端面150上的应力基本上是简单的压缩应力或拉伸应力。还有，从底壁134的外圆周部分延伸而形成的柱形大直径部分增加了帽体122的刚性。因此能减小作用在端面150上的最大应力，尤其是在内圆周表面附近的最大应力。因为能减小作用在端面150上的最大应力，因此能相应减小活塞主体件125的柱体部分126的厚度，帽体122的底壁134的厚度也能减小，因为允许有相对较大的弹性变形。因此，在保证活塞14的寿命的同时，能够充分减小活塞14的重量。尤其是，实验发现，当活塞14的帽体长度A大约为底壁134的厚度B(3mm)的1.5倍(5mm)或2倍(7mm)时，活塞14能够在有效减小重量的同时保持所需的强度，尤其是在压缩过程中。还有，当端面138和150之间的焊接达到内圆周边缘时，与焊接深度减小并没有达到该内圆周边缘相比，其焊接部分的强度显著增强。这时因为不仅焊接面积增加，而且可以消除该未焊接部分起到裂纹的作用的现象。

实施例2至6

将活塞主体件连接到封闭件上的方法并不局限于焊接，也可以采用其它方法。参考图5至9，这些图分别表示了其它的实施例2至6。图5至9只表示了与图1至4所示不同的部分。

例如，两零件可以通过粘接而连接。图5所示为一个示例。因为活塞主体件和作为封闭件的帽体件的结构与图1至4所示实施例相同，因此用相同的参考标号，且省略对它们的详细说明。如图5所示，帽体122安装到该有底的柱形部分120的内部直到这样的深度，即端面138与开口侧端面150接触。小直径部分139的外圆周表面148与内圆周表面128配合，同时，端面138和150、内圆周表面128和外圆周表面148通过粘结剂连接。在图5中，粘结剂层的厚度、柱体部分126的圆周壁厚度等都被放大表示。在使该帽体122与该活塞主体件125的有底的柱形部分120配合之前，粘结剂涂布在帽体122的端面138上和小直径部分139的外圆周表面148上，然后使该帽体122与该有底的柱形部分120配合，并在端面138和150相互接触的情况下使粘结剂硬化，从而使这两零件牢固连接在一起。

粘结剂也可以涂布在柱体部分126的内圆周表面128和开口侧端面150上，而不是涂布在帽体122的端面138和外圆周表面148上，或者可以在这些部位都涂布有粘结剂。粘结剂可以是能在室温下硬化的类型的粘结剂，例如：甲基丙烯酸、丙烯酸脂和丙烯醛，或者是热固型粘结剂，例如：环氧树脂、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺和苯酚。也可以采用室温下硬化类型的两件式粘结剂，例如丙烯醛。当采用两件式粘结剂时，第一流体，即粘结剂，涂布在主体件162和帽体164中的一个上，第二流体，即硬化促进剂，涂布在另一个上。该两件式粘结剂由第一流体，即粘结剂和第二流体，即硬化促进剂构成，通过使粘结剂和硬化促进剂接触并混合在一起，该粘结剂硬化。

通过本实施例可以获得与前述实施例类似的连接效果。还有，因为作用在端面138和150之间的粘结剂层上的压缩应力和拉伸应力很小，因此可以有效地防止粘结剂层的分离从其位置的扩展，从而不会减小该空心活塞的寿命。

在上述实施例中，内圆周表面128和外圆周表面148彼此间隙配合，但是这两表面也可以彼此紧配合。

活塞主体件和作为封闭件的帽体也可以有不同的结构。图6所示为一个这样的示例。图6所示的活塞主体件300的有底的柱形部分301呈一体地形成有柱体部分302和从该柱体部分302的端面304的外圆周部分轴向延伸的安装部分306。该安装部分306的内圆周表面308的直径大于柱体部分302的内圆周表面310的直径。

作为封闭件以封闭该有底的柱形部分301的开口的帽体320具有一平的、盘状的底壁322和从该底壁322的外圆周部分轴向延伸的柱体部分324。该帽体320的外圆周表面326的直径稍微大于该安装部分306的内圆周表面308的直径，这样，在它们之间形成负间隙配合。柱体部分324的内圆周表面和底壁322的内表面确定了朝端面328开口的凹形部分332，从而减轻了重量。与前述实施例类似，在凹形部分322的内圆周表面和内表面之间相交的拐角部分形成圆角。与前述实施例类似，从顶表面338，即底壁322的外端面到端面328之间的轴向长度A为底壁322的厚度的1.5倍或更大，或者是2倍或更大。

在将帽体320安装到该有底的柱形部分301内之前，将粘结剂涂布在帽体320的端面328和外圆周表面326上。也可选择，可以将粘结剂涂布在该有底的柱体部分301的端面304和安装部分306的内圆周表面308上。涂布了该粘结剂后，帽体的前端部分，即柱体部分324同轴地安装到该有底的柱形部分301内。帽体320的外圆周表面326与安装部分306的内圆周表面紧配合，通过端面304和端面328的接触，安装深度被限定。粘结剂使端面304和328连接在一起，使内圆周表面308和外圆周表面326连接在一起。因为内圆周表面308和外圆周表面326彼此紧配合，因此这两零件的连接强度增加，从而有效防止相对转动和帽体320从该有底的柱形部分301上脱开，同时保证活塞主体件300和帽体320非常精确的轴向对齐。此外，还可以期待产生这样的粘接效果，即这两零件之间的间隙内的粘结剂能够通过这两零件表面上的细小凸起和凹陷而可靠地粘结住。

内圆周表面308和外圆周表面326也可以从间隙配合。这时，端面304和328彼此粘接在一起，而粘结剂填充到该内圆周表面308和外圆周表面326之间的配合间隙中，从而将两零件连接在一起。

活塞主体件和封闭件可以通过挤压(caulking)而彼此连接。图7所示为一个示例。活塞主体件400的有底的柱形部分402呈一体地形成有柱体部分404和从该柱体部分404的端面406的外圆周部分轴向延伸的安装部分408。该安装部分408的内圆周表面410的直径大于柱体部分404的内圆周表面412的直径。作为封闭件以封闭该有底的柱形部分402的开口的帽体420具有一平的、盘状的底壁422和从该底壁422的外圆周部分轴向延伸的柱体部分424。柱体部分424的内圆周表面和底壁422的内表面确定了朝端面430开口的凹形部分432，从而减轻了重量。与前述实施例类似，在内圆周表面和内表面之间相交的拐角部分形成圆角。在帽体420的外圆周表面的靠近顶表面444的部分有一倒角部分448，该顶表面444即底壁422的外端面。该倒角部分448倾斜成当其远离顶表面444时直径增加。通过形成该倒角部分448，帽体420的外圆周表面440有一直的外圆周表面450和一锥形的外圆周表面452，该直的外圆周表面450的直径与安装部分408的内圆周表面直径相配，该锥形外圆周表面452与该直的外圆周表面450相连续，并且它在远离端面430而靠近顶表面444时直径是递减的。尺寸关系，即底壁422的厚度B与从底壁422的端面430到顶表面444的轴向长度A之间的关系为与前述实施例相同。

帽体420的柱体部分424的直外圆周表面450与该有底的柱形部分402的安装部分408的内圆周表面410配合，并通过端面430与端面406的接触，安装深度被限定。当帽体420这样位于内圆周表面410内时，连接部分408的前端部分沿帽体420的锥形外圆周表面452径向向内挤压(变形)，从而使活塞主体件400与帽体420牢固连接在一起。也可选择，在将该帽体420安装到该有底的柱形部分402内之前，将粘结剂涂布在帽体420的端面430和直外圆周表面450上。在端面430和406彼此接触后，使粘结剂硬化，并可以挤压该连接部分408。这可以使两零件更牢固的安装在一起。粘结剂也可以涂布在该有底的柱形部分408的端面406上和该连接部分408的内圆周表面410上。可用的粘结剂的种类与图5所示实施例所述的相同。

通过这样挤压该安装部分408的前端部分，该挤弯的部分与帽体420的倒角部分448咬合，从而防止帽体420从安装部分408中脱开。当活塞主体件400和帽体420之间的连接仅通过挤压完成时，如果帽体420的底壁422朝着该有底的柱形部分402凸起变形，作用在端面406，即柱体部分404的接触表面的内圆周部分上的压缩应力有最大值，但是该帽体420所具有的柱体部分424能减小该最大压缩应力。因此，可用在减轻重量的同时保证该空心活塞的寿命。还有，当不仅各柱体部分404和424的端面406和430相互粘结，而且帽体420的直外圆周表面450和安装部分408的内圆周表面410也相互粘结时，作用在端面406和430之间的粘结剂层上的压缩和拉伸应力都很小，因此可以防止粘结剂层的分离从其位置扩展，从而有效避免空心活塞寿命的降低。

也可以不用图5所示实施例中的粘结剂，而采用钎焊材料使两零件通过钎焊连接在一起。图8和9所示为这样的实例。如图8所示，帽体122的小直径部分139同轴安装到该有底的柱形部分120内，钎焊材料500放入该开口侧端面150和端面138之间。该钎焊材料由熔点比形成该有底的柱形部分120和帽体122的材料的熔点低的材料构成。在本实施例中，因为该有底的柱形部分120和帽体122都由铝合金制成，该钎焊材料由熔点低于铝合金(500至550℃)熔点的锌-铝-铜合金(其熔点大约400℃)构成。当该钎焊材料500放入端面150和端面138之间时，该有底的柱形部分120和帽体122加热至温度等于或高于该钎焊材料500的熔点，同时施加将帽体122压向该有底的柱形部分120的压力。因此，该钎焊材料500熔化，使得端面150和139通过钎焊连接在一起，而且，如图9所示，该熔融的钎焊材料500可以流入该有底的柱形部分120的内圆周表面128和该帽体122的小直径部分139的外圆周表面148之间的间隙中，从而使得该内圆周表面128和外圆周表面148通过钎焊连接在一起。也可以用低熔点合金如焊锡代替该钎焊材料500而将两零件连接起来。

活塞主体件和封闭件可以通过摩擦压配而彼此连接，也可以通过上述连接方法的任意组合而彼此连接。

也可使主体件和封闭件中的至少一个由不是铝合金的材料制成，例如由镁合金制成。当活塞主体件和封闭件通过粘结或挤压而连接在一起时，封闭件可以由适合于该连接方法的树脂形成。

活塞制造材料也可以仅有单个活塞主体件和单个封闭件，这样，可通过该活塞制造材料得到单个的活塞。

旋转斜盘型压缩机并不局限于上述实施例的所述结构，也可以采用其它的结构。例如，容量控制阀90并不是必须的，也可以采用开/关阀，该开/关阀根据排出室24的压力和旋转斜盘室86中的压力之间的压力差而机械打开或关闭。也可以代替该容量控制阀90或与该容量控制阀90相组合，在放气通道100的中间采用与容量控制阀90类似的电磁控制阀，或者提供根据旋转斜盘室86内的压力和吸入室22中的压力之间的压力差而机械打开和关闭的开/关阀。

本发明还可以用于在与旋转斜盘连接的连接部分的两侧都有活塞头部的双头活塞。本发明还可用于容量固定型旋转斜盘压缩机的活塞。

尽管已经详细介绍了本发明的几个实施例，但是这些实施例仅仅是示例，本领域的普通技术人员可以以多种变化和/或改进的形式或者等价的形式实施本发明。

Claims (12)

1．一种压缩机的空心活塞，包括：

(a)一活塞主体件，该活塞主体件包括有底的柱形部分和与往复驱动装置连接的连接部分，该有底的柱形部分具有底壁和从底壁的外圆周部分轴向延伸的柱体部分，该连接部分与有底的柱形部分的底壁成一整体；以及

(b)一封闭件，该封闭件与该活塞主体件连接以封闭该活塞主体件的有底的柱形部分，从而确定了与连接部分成一体的、基本成空心圆柱形的空心头部，

其中：该封闭件呈有底的柱形形状，包括底壁和从底壁的外圆周部分轴向延伸的柱体部分，

两个柱体部分彼此连接成这样的状态，封闭件的柱体部分的端面与活塞主体件的柱体部分的端面相接触，以及

封闭件的长度，即从该封闭件的底壁的外侧端面到该封闭件的柱体部分的端面之间的距离，大于该封闭件的底壁的厚度，同时小于该空心头部的轴向长度的1/2。

2．根据权利要求1所述的压缩机的空心活塞，其中：该封闭件包括从柱体部分的端面内圆周部分轴向延伸的的柱形安装部分，且该安装部分的外圆周表面与活塞主体件的柱体部分的内圆周表面配合。

3．根据权利要求2所述的压缩机的空心活塞，其中：活塞主体件的柱体部分的端面与封闭件的柱体部分的端面彼此焊接。

4．根据权利要求2所述的压缩机的空心活塞，其中：通过粘结剂，活塞主体件的柱体部分的端面和封闭件的柱体部分的端面彼此粘接，且该安装部分的外圆周表面也粘接到该活塞主体件的柱体部分的内圆周表面上。

5．根据权利要求2所述的压缩机的空心活塞，其中：通过使用熔点低于活塞主体件和封闭件的材料的低熔点材料，将活塞主体件的柱体的端面与封闭件的柱体的端面彼此连接，且该安装部分的外圆周表面也连接到该活塞主体件的柱体部分的内圆周表面上。

6．根据权利要求1所述的压缩机的空心活塞，其中：该活塞主体件包括从有底的柱形部分的柱体部分的端面的外圆周部分轴向延伸的柱形安装部分，且该安装部分的内圆周表面与该封闭件的外圆周表面彼此配合。

7．根据权利要求6所述的压缩机的空心活塞，其中：通过粘结剂，活塞主体件的柱体部分的端面和封闭件的柱体部分的端面彼此粘接，且该安装部分的内圆周表面也粘接到该封闭件的外圆周表面上。

8．根据权利要求1所述的压缩机的空心活塞，其中：封闭件的底壁的外侧端面的圆周边缘斜切成有一倒角部分，该安装部分的前端部分挤压到该倒角部分上。

9．根据权利要求1所述的压缩机的空心活塞，其中：封闭件的长度是该封闭件的底壁的厚度的1.5倍或更大。

10．根据权利要求6所述的压缩机的空心活塞，其中：封闭件的长度是该封闭件的底壁的厚度的2倍或更大。

11．根据权利要求1所述的压缩机的空心活塞，其中：呈有底的柱形形状的封闭件的底部的内表面与该封闭件的柱体部分的内圆周表面之间相交的拐角处生成圆角。

12．一种制造压缩机的空心活塞的方法，该空心活塞的连接部分与往复驱动装置和基本成空心柱形的空心头部相连接，该方法包括以下步骤：

形成包括有底的柱形部分和连接部分的活塞主体件，该有底的柱形部分包括底壁和从该底壁的外圆周部分开始轴向延伸的柱体部分，该连接部分与该有底的柱形部分的底壁成一整体；

形成封闭件，该封闭件包括底壁和从该底壁的外圆周部分开始轴向延伸的柱体部分，封闭件的长度，即从该封闭件的底壁的外侧端面到该封闭件的柱体部分的端面之间的距离大于该封闭件的底壁的厚度；以及

将两个柱体部分彼此连接成这样的状态，封闭件的柱体部分的端面与活塞主体件的柱体部分的端面相接触，封闭件的长度小于该空心头部的轴向长度的1/2。

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