CN1342838A

CN1342838A - 可变容积式压缩机

Info

Publication number: CN1342838A
Application number: CN01138466A
Authority: CN
Inventors: 泽武宪; 川口真广; 太田雅树; 平松修; 田中洋彦; 臼井直树; 井上宜典; 生川洁; 樽谷知二; 饭田秀慎
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2002-04-03
Also published as: BR0105598A; US20020031433A1; KR20020021363A; JP2002161852A; EP1195519A1

Abstract

可变容积式压缩机包括一个倾斜安装在驱动轴上的斜盘。活塞可以设置在汽缸膛中,其末端通过瓦块与斜盘的外围边缘相连。活塞最好能随着斜盘的转动在汽缸膛中往复运动以便随着斜盘的转动压缩制冷剂。斜盘的倾斜角度可以改变以便改变压缩机输出流量。转子最好与驱动轴连接在一起并与驱动轴一起旋转。铰链机构可以通过设置在转子转动盘上的导向部件将转子和斜盘连接起来。铰链机构将扭矩从驱动轴传递给斜盘,不管斜盘的倾斜角度如何。转子最好有一套功能部件,包括:一个转动盘,一个固定在转动盘上的导向部件和一个固定在转动盘上以调节转子重心平衡的配重。至少一个功能部件是由板材模压和冲压而成的。此外或者也可能,两个或两个以上功能部件是通过板材模压和冲压整体无缝制造的。

Description

可变容积式压缩机

技术领域

本发明涉及一种可变容积式压缩机，它利用旋转斜盘的转动控制压缩制冷剂的输出流量。更特别的是，本发明涉及可以使用相对简单和轻便结构的旋转斜盘的压缩机，并涉及制造这种压缩机的方法。这样的压缩机可以用于空调系统，特别是汽车空调系统中。

背景技术

一种可变容积式压缩机被日本专利文献特开平11-264371所公开。这种已知的可变容积式压缩机见附图15，包括一个与驱动轴102相连的斜盘104，斜盘设置在驱动室101b中。一个压缩机前壳101密封了斜盘104，各活塞105可滑动地分别安装在汽缸体106的汽缸膛101a中。一个瓦块110使每个活塞105的末端与斜盘104啮合。一个铰链机构107倾斜地并可滑动地将斜盘104连接到转子103上。

转子103也连接到驱动轴102上。当驱动室101b中的压力增大或者减小以改变斜盘倾斜角度的时候，活塞杆的长度也随着斜盘104倾斜角度变化而变化。结果，压缩机输出流量就会发生变化。铰链机构107包括一个导向部件109和一个导向突起108。导向部件109设置在转子103上，并有一个导向孔109a。导向突起108设置在斜盘104上，并有一个导向销108a。导向销108a可滑动地跟导向孔109a结合。而且，一个止推轴承112设置在转子103和前壳101之间。

转子103还包括一个转动盘103a。一个配重111设置在转动盘103a上来调整转子103的重心平衡。而且，导向部件109也设置在转动盘103上。配重111和导向部件109与转动盘103同时一起铸造。转子103、铰链机构107与驱动轴102一起旋转。这样，当转子103与驱动轴102一起旋转的时候，从施加到转子103和铰链机构107上的离心力的角度来看就要求转子103和铰链机构107较轻。另一方面，因为使用铸造技术制造复杂而薄的形状比较困难，因此使用现有技术很难减轻转子103和铰链机构107的重量。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种可变容积式压缩机，它能够在驱动轴和斜盘之间使用重量较轻的扭矩传递机构。制造这样较轻部分的方法也将在下面描述。

根据上述发明目的，转子的功能部件，例如转动盘、导向部件或者配重最好是由一块金属板模压和冲压制造。每个功能部件可以用这种方法单独制造，两个或者两个以上的部分最好是使用这种技术整体或无缝制造。

因为功能部件是通过模压平板制成的，跟现有技术相比，转子的厚度就可以减小，而不会减小转子的强度和完整性。这样，在驱动轴和斜盘之间的扭矩传递机构的重量就可以减轻。比较好的是，功能部件比现有技术所制造的转子还有更高的强度和完整性。

附图说明

图1表示的是本发明第一实施例的可变容积式压缩机；

图2表示的是第一实施例中的扭矩传递机构；

图3是铰链机构的简图；

图4是转子的透视图；

图5(A)到5(C)是将板材模压成一个转动盘的示意过程；

图6(A)到6(C)是将板材模压成一个导向部件的示意过程；

图7(A)到7(B)是将板材模压成一个配重的示意过程；

图8表示的是第二实施例中的扭矩传递机构；

图9表示的是第三实施例中的扭矩传递机构；

图10是模压制造的转子的透视图；

图11(A)到图11(C)是将转盘与配重一起制造的示意过程；

图12(A)到图12(C)是制造导向部件的示意过程；

图13是第三实施例中由板材模压成的转子的透视图；

图14(A)到图14(C)是将板模压成导向部件的示意过程；

图15是现有的可变容积式压缩机的扭矩传递机构。

具体实施方式

本发明所述的可变容积式压缩机包括一个驱动轴、一个转动斜盘、一个活塞、一个转子和一个铰链机构。斜盘倾斜地安装在驱动轴上。活塞可以设置在汽缸膛中，其末端通过瓦块与斜盘的外围边缘相连。活塞能随着斜盘的转动在汽缸膛中往复运动来压缩制冷剂。斜盘的倾斜角度可以改变。当倾斜角度变化时，压缩机输出流量也变化。转子可以与驱动轴连接在一起并与驱动轴一起旋转。

转子还包括功能部件，例如一转动盘、一设置在转动盘上的导向部件和一配重。配重用来调整旋转转子的重心平衡。根据本发明，至少一个功能部件是由一个金属板模压和冲压而的。铰链机构可以通过设置在转子转动盘上的导向部件将转子和斜盘连接起来。

铰链机构将扭矩从驱动轴传递给斜盘，而不管斜盘的倾斜角度如何。因为至少一个功能部件由一个金属板模压和冲模压成的，转子的厚度就可以减小，在驱动轴和斜盘之间的扭矩传递机构的重量也可以减轻。

虽然每个功能部件可以由一个金属板模压和冲压单独制造，任何两个功能部件也可以由一个金属板模压和冲压整体或者是无缝制造。例如，转动盘和配重或者配重和导向部件可以由一个金属板模压和冲压整体制造。

根据发明的另一个方面，铰链机构可以将斜盘和转子连接起来，这样就可以将扭矩从驱动轴传递给斜盘。例如，导向部件可以与导向突起啮合。而且，每个导向突起或者导向部件最好是独立于转动盘制造，然后整体与转动盘结合。比较好的是，转动盘和/或导向部件可以由一张金属板模压和冲压而成，这样就可以减轻扭矩传递机构的重量。

上述及下述每个附加特征和方法步骤都可以单独使用或者跟其他的特征和方法步骤联合使用来提供改进的可变容积式压缩机和空调系统，并提供制造和使用上述可变容积式压缩机和空调系统的方法。本发明的实施例将参照附图详细描述，它们都联合使用了许多附加技术特征和方法步骤。这些详细描述仅仅是要教会本领域普通技术人员实施本发明中的优选部分，而不是要限定发明的范围。只有权利要求才决定发明的范围。因此，总得来说，将随后所叙述的特征和步骤组合起来并不是实现本发明所必须的，这样做仅仅是为了实际的描述本发明的实施例，这些实施例将在下面参照附图详细说明。

虽然下面的实施例最好是用于汽车空调系统中，本发明的其他用途也可以自然想到。

参照附图1-7将描述本发明的第一实施例。如图1所示，压缩机1a包括一个带有前壳1、汽缸体2和后壳3的压缩机壳。前壳1与汽缸体2的前部结合。后壳3与汽缸体2的后部结合。阀板4设置在汽缸体2和后壳3之间。

曲轴箱5由在前壳1中的空间形成。驱动轴6可以在曲轴箱5中旋转。虽然没有显示在附图中，驱动轴6最好通过电磁离合器与汽车发动机相连。这样，当离合器将发动机的驱动力传递给驱动轴6的时候，发动机就可以带动驱动轴6旋转。

在曲轴箱5中，一个旋转斜盘8通过一个转子7倾斜地并可滑动地安装在驱动轴6上。转子7连接在驱动轴6上，并能跟驱动轴6一起旋转。驱动轴6穿过斜盘8中心的通孔8a。一个铰链机构20设置在转子7和斜盘8之间，目的是将驱动轴上的扭矩传递给斜盘，斜盘8可以以不同的倾斜角度旋转。

为了使得斜盘8倾斜，通孔8a最好有一个支撑点8b。铰链机构20最好包括固定在转子7上的导向部件23和设置在斜盘上的导向销9。导向部件23是“转子侧部件”。导向部件23和导向销9相互啮合，以将转子7和斜盘8连接在一起。

汽缸体2最好包括六个缸膛2a，其中设置有六个活塞11，为了说明，附图1仅示出一个活塞。每个活塞11被往复地并且可滑动地支持在每个缸膛2a中。活塞11通过瓦块12与斜盘8连接在一起。斜盘8的旋转运动通过瓦块12转换成活塞11的往复运动。

吸入室3a和排出室3b分别设置在后壳3中。吸入口4a、吸入阀4b、排出口4c和排出阀4d最好设置在阀板4上。当活塞11往复运动的时候，吸入室3a中的制冷剂通过吸入阀4b从吸入口4a进入缸膛2a。然后，制冷剂被压缩，被压缩的制冷剂通过排出阀4d经过排出口4c被排入排出室3b中。

曲轴箱5最好通过一个容量控制通道16与排出室3b连通。容量控制通道16由容量控制阀17控制开合。在曲轴箱5中的压力状态通过开关容量控制通道16来进行控制。此外，放泄通道15最好将曲轴箱5和吸入室3a连接起来。

如图4所示，转子7最好包括功能部件，例如与驱动轴6连接的转动盘22、导向部件23和配重24。如上所述，导向部件23和导向销9一起构成铰链机构20。当转子跟驱动轴6一起旋转的时候，配重24会弥补由导向部件23引起转子7的重心不平衡。在本实施例中，每个功能部件相对于其它部件都是独立制造的。如图2所示，转动盘22为圆盘形，通孔22a设置在转动盘22的中心。而且，通过将驱动轴6插入通孔22a中来使转动盘和驱动轴6连接在一起。一个止推轴承25设置在转动盘22前部和前壳1之间，止推轴承环绕在驱动轴6的周向设置。此外，止推轴承25最好还包括一个直接与转动盘22接触的滚柱25a。这样，由活塞11往复运动所产生的压缩反作用力就会通过瓦块12、斜盘8、铰链机构20和止推轴承25传递给前壳1。

如图2所示，导向部件23固定在转动盘22后部，目的是与斜盘8的上止点(dead point)D对应。斜盘8的上止点决定活塞11的顶部间隙。图3是铰链机构的俯视图，其中导向部件23的每个末端都是曲面，这个曲面构成能接受导向销9的支撑23a。此外，导向部件23有一个构成连接部分23b的平面，连接部分使导向部件23固定在转动盘22上。支撑23a的中轴线S与包括驱动轴6的旋转轴线和与斜盘8上止点D对应位置的平面平行。导向部件23通过多点焊固定在转动盘22上。

如图2所示，配重24固定在转动盘22后部的末端。因为导向部件23是固定在转子7上的，转子7的重心就会离开驱动轴6的旋转轴线L。为了调整这个重心平衡，配重24固定在转子7的后部较低的边缘，并与导向部件23相对。这样，转子7的重心就可以与驱动轴6轴线L所决定的旋转轴线一致。在本实施例中，配重24最好是通过点焊固定在转动盘22，当然也可以采用其他连接方式。

如图4所示，转动盘22、导向部件23和配重24都是独立制造的，然后连接起来形成转子7。因此，每个部分都能采用可用于特殊用途的不同材料，并且每个部分都可以用不同方式制造，以便每个部分能提供最佳的特性。转子7的每个功能部件的制造方法可以参见附图5-7。例如，图5(A)至5(C)显示了制造转动盘22的过程。为了制造转动盘，首先要准备一个由冷轧钢或者碳钢模压到合适厚度的板材W，例如S35C或S45C(见附图5(A))。然后，板材W被适当的切割设备冲压，例如冲模，这样做的目的是形成一个在中心有通孔的圆盘A1(见附图5(B))。然后，深压圆盘A1来制造转动盘22(见附图5(C))。

图6(A)至图6(C)显示的是导向部件23的制造过程。首先要准备一个由冷轧钢或者碳钢模压到合适厚度的板材W，例如S35C或S45C(见附图6(A))。然后，板材W被冲压成矩形B1(见附图6(B))。然后，通过使用折弯机制成导向部件23(见附图6(C))。图7(A)和(B)表示的是配重24的制造过程。使用上述技术，将板材W冲压到适当的厚度(见附图7(A))，然后板材W被冲模压成半圆形的配重(见附图7(B))。

上述制造过程结束之后，任何扭曲都会从支撑23a上清除，支撑23a通过感应淬火完成表面处理以提高它的硬度和耐磨性。相似的，转动盘22的止推轴承座22c也要经过感应淬火完成表面处理。因为转子7的每个功能部件都是独立制造的，这样的表面处理过程很容易完成。等制造过程结束，导向部件23和配重24就和转动盘22(见图4)结合在一起以形成转子7。

导向销9在这里被用作“导向突起”。如图2所示，一对导向销9从斜盘8的前部向导向部件23突起。导向销9跨骑在跟斜盘8的上止点D对应的位置上。在每个导向销9的顶部形成球形部分9a。球形部分9a插入导向部件23并与之结合。球形部分9a的曲面半径稍小于支撑23a的曲面半径。这样，由于导向销9的球形部分9a和导向部件23的支撑23a之间的滑动导向关系，以及斜盘8通过通孔8a与驱动轴6的滑动支撑作用，斜盘8可以滑动，同时向驱动轴6的轴线L方向倾斜。

在第一实施例中，转动盘22、转子侧部件23和配重24都是独立制造的，每个功能部件都是模压和冲压成的。因此，每个部分都更坚固，重量更轻。而且转子的厚度也可以比现有的转子薄。

因为转动盘22是模压成的，可以使用具有较高耐磨性的材料制造转动盘22。这样，止推轴承25的滚柱25a可以在压缩机工作过程中直接接触转动盘22。换句话说，因为不需要提供止推轴承25所用的轴承座圈，可以减少零件的数目。

图8表示的是第二实施例，其中转动盘22和配重22d是一体制造的。也就是说，转动盘22和配重22d使用一台冲压机同时制造，在转动盘22和配重22d之间就不会有缝隙。结果，配重22d就和转动盘22的下后部整体结合在一起。

此外，在第二实施例中，也采用了不同的铰链机构。这时，导向部件23有一个平板外形，并包括一个延长孔26。斜盘8包括一个与延长孔26啮合的销27。于是，铰链机构就是连杆销(link-and-pin)机构。第二实施例的其他特征都与第一实施例的相应特征相同。根据第二实施例，因为转子7的功能部件是使用一次冲压整体(无缝)地制造，扭柜传递机构的部件数目可以减少。

图9-13显示的是第三实施例。如图9和10所示，转动盘22和配重22d是一次冲压同时制成的。配重22d位于转动盘22下后部的外圆周上。如上所述，配重22d能够在铰链机构20随着驱动轴6一起运动的时候调整转子7的重心平衡。

在第三实施例中，采用的是链环(link-type)铰链机构20。如图10所示，在导向部件23中有一个插入孔23c，在导向部件23的左右两侧固定着链环部分23d。每个链环部分23d都有延长孔26。插入孔23c的内径与转动盘22的圆柱形凸台22f的外径相等。通过将凸台22f插入插入孔23c中，导向部件23就与转动盘22连接起来。如图9所示，导向销27设置在斜盘8上并与延长孔26啮合。第三实施例的其他特征都与第一实施例的相应特征相同。

带有配重22d的转动盘22的制造过程在图11(A)至(C)中说明。首先要准备一个由冷轧钢或者碳钢模压到合适厚度的板材W，例如S35C或S45C(见附图11(A))。然后，板材W被冲压形成圆盘A2，圆盘A2的中心有一个圆形插入孔(见附图11(B))。然后，通过弯折和拉制圆盘A2制成带有配重22d的转动盘22(见附图11(C))。导向部件23的典型制造过程在图12(A)至12(C)中说明。首先要准备一个由冷轧钢或者碳钢模压到合适厚度的板材W，例如S35C或S45C(见附图12(A))。然后，板材W被冲压形成圆盘B2，圆盘B2的中心有一个圆形插入孔(见附图11(B))。然后，弯折圆盘B2形成链环部分23d(见附图12(C))。当转动盘22和导向部件23独立地制成后，通过将转动盘22的圆柱形凸台22f插入导向部件23的插入孔23c中将导向部件23与转动盘22固定在一起。连接后，导向部件23就与转动盘22结合在一起。

止推轴承座22c(见附图9)和延长孔的内表面最好都经过感应淬火的处理，以提高这些部件的强度和耐磨性。第三实施例的其他特征都与上述第一实施例的相应特征相同。根据第三实施例，可以制造一个重量相当轻的转子7。

图13和14表示的是第四实施例。根据第四实施例，导向部件23和配重22d是使用一块钢板整体无缝制造的。第四实施例的所有其他特征都与上述第一实施例的相应特征相同。

附图14(A)至14(C)表示的是带有配重22d的导向部件23的典型制造过程。首先要准备一个由冷轧钢或者碳钢模压到合适厚度的板材W，例如S35C或S45C(见附图14(A))。然后板材W被冲压成圆盘B3(见附图14(B))。然后，通过弯折和拉伸圆盘B3就可以得到带有配重22d的导向部件23(见附图14(C))。导向部件23(带有配重22d)和转动盘22通过焊接完全连接在一起。

根据上述实施例，可以作出很多变形。例如，导向部件23的支撑23a为圆柱形。此外，转子7的功能部件可以使用螺栓或铆钉连接在一起，而不是采用焊接在一起。

而且，导向部件可以带有斜盘8。或者导向突起(导向销)可以带转子7。

Claims

1、一种可变容积式压缩机，包括：

一个驱动轴；

一个与驱动轴倾斜连接的斜盘；

一个设置在汽缸膛中的活塞，其末端通过瓦块与斜盘的外围边缘相连，活塞能随着斜盘的转动在汽缸膛中往复运动来压缩制冷剂，其中斜盘的倾斜角度可以变化以改变压缩机输出流量；

一个与驱动轴相连的转子，其中转子与驱动轴一起旋转，转子的功能部件有：一个转动盘、一个固定在转动盘上的导向部件和一个固定在转动盘上以调节转子重心平衡的配重；

一个通过转子转动盘上的导向部件将斜盘和转子连接起来的铰链机构，铰链机构将扭矩从驱动轴传递给斜盘，而不管斜盘的倾斜角度如何；

其特征在于：至少一个功能部件是由板材模压而成的。

2、如权利要求1所述的可变容积式压缩机，其特征在于：每个功能部件都是通过板材模压和冲压独立制造的。

3、一种可变容积式压缩机，包括：

一个驱动轴；

一个与驱动轴倾斜连接的斜盘；

一个与驱动轴相连的转子，转子与驱动轴一起旋转，转子的功能部件有：一个转动盘、一个固定在转动盘上的导向部件和一个固定在转动盘上以调节转子重心平衡的配重；

其特征在于：至少两个功能部件是通过板材模压和冲压整体无缝制造的。

4、如权利要求3所述的可变容积式压缩机，其特征在于：转动盘和配重是通过板材模压和冲压整体无缝制造的。

5、如权利要求3所述的可变容积式压缩机，其特征在于：配重和导向部件是通过板材模压和冲压整体无缝制造的。

6、一种可变容积式压缩机，包括：

一个驱动轴；

一个与驱动轴倾斜连接的斜盘；

一个带有与驱动轴转动相连的转动盘的转子；

一个带有导向部件和与导向部件接合的导向突起部的铰链机构，不管斜盘的倾斜角度如何，铰链机构通过导向部件与导向突起部的啮合将斜盘与转子连接在一起，以将扭矩从驱动轴传递给斜盘；

其特征在于：导向部件和导向突起部中的至少一个部件是独立于转动盘制造的，然后该部件与转动盘整体连接在一起。

7、如权利要求6所述的可变容积式压缩机，其特征在于：转动盘是通过板材模压和冲压制造的。

8、如权利要求6所述的可变容积式压缩机，其特征在于：导向部件是通过板材模压和冲压制造的。

9、如权利要求1至6中任意一项所述的可变容积式压缩机，其特征在于：还包括一个止推轴承，该止推轴承带有可旋转地支撑转子的滚柱，其中，止推轴承位于压缩机壳内表面和转子之间，滚柱直接与转子前表面接触。

10、一种制造权利要求1所述的可变容积式压缩机的方法，其特征在于：将金属板材模压和冲压以制造至少一个功能部件，然后将各功能部件连接组成转子。

11、一种制造权利要求2所述的可变容积式压缩机的方法，其特征在于：将多块金属板材单独模压和冲压以制造功能部件，然后将各功能部件连接组成转子。

12、一种制造权利要求3所述的可变容积式压缩机的制造方法，其特征在于：通过使用模压和冲压板材的至少两种制造方法整体无缝地制造至少两个功能部件。

13、如权利要求12所述的制造方法，其特征在于：转动盘和配重是整体无缝地制造的。

14、如权利要求12所述的制造方法，其特征在于：配重和导向部件是整体无缝地制造的。

15、一种压缩机的制造方法，其特征在于：包括下列步骤：

根据转动盘的最终厚度将金属板材W模压到适当厚度，冲压金属板以形成内圆盘，然后拉制内圆盘形成转动盘；

将带有导向部件的转动盘和配重安装到压缩机的驱动轴上。

16、一种压缩机的制造方法，其特征在于：包括下列步骤：

根据导向部件的最终厚度将金属板材W模压到适当厚度，冲压金属板以形成内圆盘，然后弯折内圆盘形成导向部件；

将带有转动盘的导向部件和配重安装到压缩机的驱动轴上。

17、一种压缩机的制造方法，其特征在于：包括下列步骤：

根据转动盘的最终厚度将金属板材W模压到适当厚度，冲压金属板以形成平衡配重；

将带有转动盘的平衡配重和导向部件安装到压缩机的驱动轴上。

18、如权利要求17所述的制造方法，其特征在于：将金属板材模压和冲压形成内圆盘，然后弯折和拉制内圆盘形成平衡配重和转动盘，这样将平衡配重和转动盘整体无缝制造。

19、如权利要求18所述的制造方法，其特征在于：还包括弯折内圆盘形成链环部分。

20、如权利要求17所述的制造方法，其特征在于：将金属板材模压和冲压形成内圆盘，然后弯折和拉制内圆盘形成平衡配重和导向部件，这样将平衡配重和导向部件整体无缝制造。

21、如权利要求15到20任意一项所述的制造方法，其特征在于：金属板材是冷轧钢或者碳钢，例如S35C或S45C。