CN1424503A - 旋转斜盘型压缩机 - Google Patents

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樽谷知二
神德哲行
望月贤二
井上宜典
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Abstract

制成一体的轴(16)和回转阀(37)是用铁基金属制作的，而气缸组件则用铝基金属制作。在该轴(16)和回转阀(37)一起转动时，套筒(43)在该回转阀和气缸组件之间形成滑动表面。套筒(43)的热膨胀系数比该气缸组件(12)的热膨胀系数更接近于轴(16)和回转阀(37)的热膨胀系数。这种结构防止了该壳体与回转阀之间的间隙因该轴高速转动时温度增高而加大，因而防止了气体泄漏和压缩机密封性的降低。

Description

旋转斜盘型压缩机
技术领域
本发明涉及适合于车辆空调用的旋转斜盘型压缩机回转阀的轴承结构。
背景技术
在日本专利延迟公开号No.6-137265中公开了一种往复压缩机，它包括：一具有环绕其轴向中心线的多个气缸孔的气缸组件；一个插入气缸组件的轴向孔内的轴；多个与曲柄腔中的旋转斜盘相连并在各自的气缸孔中往复运动的活塞，旋转斜盘与该轴一起运动；一壳体，此壳体有与气缸组件的轴向孔连通的一吸入腔及一在该吸入腔朝外区域内形成的排放腔，壳体封闭该气缸组件的端面。这种压缩机有在各个气缸孔与气缸组件轴向孔之间形成的连通通道，以及一回转阀，其与该轴相连成可与此轴同时转动。该回转阀有用于将吸入行程中的单个气缸孔的连通通道顺序地连通于吸入腔的一吸入通道。此轴由铁基金属制作，该回转阀由铝基金属制作。在回转阀的一端制有连接孔。安装在该连接孔中的一钢衬套有一靠贴于该轴一端的基盘部分，及一突出件，通过有选择地弯折而将此突出件从该盘基部分上分出并装入该连接孔中。此衬套的分出的开口部被安装在该轴端突出的连接轴上。
由于在此压缩机内的轴和回转阀制成了不同的元件，因而此压缩机有较多数量的构成件。为了减少构成件的数量，该轴和回转阀可做成一体件。为了确保强度，该轴常常用刚性的铁基金属制作。在轴与回转阀可以做成一体的情况下，该回转阀可能是由铁基材料制作的。通常，该壳体是由铝基金属制成从而变得较轻。当该轴高速转动时，由不同金属制作的回转阀和壳体间的滑动表面上的温度会升高，由于两者的热膨胀系数不同而使该壳体和回转阀间的间隙增大。间隙增大导致气体泄漏及密封性能下降，这样会使该压缩机的性能降低。
因此本发明的目的是提供一种旋转斜盘型压缩机，它在轴高速转动时防止壳体和回转阀之间的间隙增大。
发明内容
旋转斜盘型压缩机包括一个有一气缸组件的壳体。气缸组件有环绕着一轴的多个气缸孔。该轴以可旋转方式支承于壳体中。在该壳体中设有一吸入压力区域。多个活塞分别插入各自的气缸孔中，并通过随着该轴转动的旋转斜盘而在各自的气缸孔中往复运动，由此而实现吸入行程，将吸入压力区域内的致冷气体送入形成在各气缸孔内的压缩腔中。此旋转斜盘型压缩机包括连通通道、一个回转阀、及一个套筒。连通通道在气缸组件中制作得可与各个气缸孔分别连通。回转阀则与该轴制成一体。该回转阀有一个吸入通道，用于将每个处于吸入行程中的气缸孔的连通通道连接到该吸入压力区域。套筒被配置于在气缸组件中的该回转阀上。与气缸组件的热膨胀系数相比，该套筒的热膨胀系数更接近于该轴的热膨胀系数。
通过下面参照附图对本发明的原理以举例方式的介绍会使本发明的其它方面及优点变得明显。
附图说明
通过参照附图对优选实施例的介绍，会对本发明及其目的和优点有更好的理解。各附图为：
图1是沿图2中B-B线剖切的本发明一实施例压缩机的示意性剖视图，
图2是沿图1中A-A线剖切的剖视图，以及
图3是展示图1中压缩机的局部放大的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图1-3，对应用于车辆空调系统的斜盘压缩机内的一个本发明实施例进行介绍。
如图1所示，一前壳体11连接于气缸组件12的前端。一后壳体13通过一阀板组件14连接于气缸组件12的后端。前壳体11、气缸组件12及后壳体13用图2中所示的螺栓11a紧固后构成此压缩机的壳体。前壳体11、气缸组件12及后壳体13均是铝基金属制作的。铝的热膨胀系数约为19～23×10-6/℃。注意：图1的左边展示压缩机的前部，图1的右边展示压缩机的后部。
阀板组件14包括一主板14a、叠覆在该主板14a后表面的一副板14b及叠覆在该副板14b后表面的一保持板14c。此阀板组件14在主板14a的前表面处与气缸组件12连接。
在前壳体11和气缸组件12之间确定一曲柄腔15。轴16以可转动方式支承在前壳体11和气缸组件12之间，使它可以穿过曲柄腔15。轴16的前端用一径向轴承17支承于前壳体11。在气缸组件12中心附近制作一保持孔18。轴16的后端支承于一个配置于保持孔18内的径向轴承19上。在轴16的前端部配置一轴封20。轴16用铁基金属制作，铁的热膨胀系数大约为10～12×10-6/℃。
在气缸组件12中形成有多个气缸孔12a(在图1中仅可以看到两个)，它们被制作得以等距离等角度地环绕着轴16。单头活塞21以可往复运动的方式安置在各自的气缸孔12a中。各个气缸孔12a的前孔口被配合的活塞21的前表面封闭，其后孔口被阀板组件14的前表面闭合。在每个气缸孔12a中确定一个压缩腔22，其容积随着与其配合的活塞21的往复运动而变化。
一个突缘盘23在曲柄腔15中固定于轴16上，使它可以与此轴一起转动。突缘盘23可以通过一止推轴承24贴靠于前壳体11的内壁表面11b。内壁表面11b承接由每个活塞21的压缩回退力产生的轴向载荷并限制轴16朝前方的运动。
旋转斜盘25安置在曲柄腔15中，轴16穿过此盘上所设的通孔。在突缘盘23与旋转斜盘25之间安置一铰接机构26。通过铰接机构26与突缘盘23相连接的铰链以及在轴16上的支承使得旋转斜盘25能够与该突缘盘23和轴16同步转动，并可沿轴16的轴向滑动及相对于轴16倾斜。铰接机构26与突缘盘23构成一个可变位移机构。
每个活塞21通过活塞靴27与旋转斜盘25的周缘部份相结合。通过活塞靴27和旋转斜盘25，将轴16的转动转变为活塞21的往复运动。
突缘盘23、旋转斜盘25、铰接机构26及活塞靴27构成曲柄机构，用来将轴16的转动转变为对压缩腔22中的致冷气体的一种压缩作用。
在旋转斜盘25与气缸组件12之间的轴16上配置一约束部28，它为一种固定于轴16的外表面上的环状件。旋转斜盘的最小倾转角通过贴靠于约束部28来确定。其最大倾转角则通过贴靠于突缘盘23来确定。
如图1所示，在后壳体13中确定一个吸入腔29和一个排放腔30。排放口33以及闭合和打开相应排放口33的排放阀34被制作在阀板组件14上与各个气缸孔12a相配合。每个气缸孔12a通过相应的排放口33与排放腔30连通。吸入腔29通过未示出的外部致冷管道与排放腔30相连接。
将曲柄腔15与排放腔30连接的供应通道35被制作在气缸组件12和后壳体13上。在供应通道35上安置一个构成变排量机构的控制阀36。控制阀36是一种公知的电磁阀，它在供应通道35内提供一阀腔。控制阀36的开启角度是通过其电磁线圈的励磁电流量来控制的，而且此阀还可用作一限制器。因此，供应通道35通过该电磁线圈的励磁而被闭合，并可通过该电磁线圈的去除励磁而打开。
轴16的后端部形成一个回转阀37，这两者构成一体，因而在轴16转动时，此回转阀也跟着轴16一起转动。轴16和回转阀37均是用相同的铁基金属制成的。在轴16和回转阀37中制有一循环通道38。将油与致冷气体分离用的一个油分离器39配置于循环通道38的后端部，亦即是配置于回转阀37中心部分附近处。在轴16和阀37的表面施加有涂层。
在径向轴承17的朝后处制作有循环通道38的入口38a。循环通道38的后端部被油分离器39扩大而形成一连通腔41b。连通腔41b的后端与吸入腔29连接得使致冷气体可以从其中流过。因此，循环通道38构成连接曲柄腔15和吸入腔29的泄放通道。
油分离器39的内表面被倾斜得使此油分离器的内直径沿朝其后端的方向变大，此后端对于从曲柄腔15到吸入腔29的致冷气流来说是下游侧，也就是对于上游侧的远端来说此后端就是下游侧。油分离器39在此后端处的直径最大。
如图1所示，在回转阀37上制作有从侧面与循环通道38连通的连通孔41a。当回转阀37沿如图2中箭头所示方向随轴16转动时，气缸孔12a的连通通道42与连通孔41a连通。连通孔41a与连通腔41b组成一吸入通道41。
吸入通道41在轴16上配置得比油分离器39更靠近后侧端(即图1中的右侧或下游侧)。连通通道42的一端与配合作用的气缸孔12a连通，其另一端则处于相应于吸入通道41(连通孔41a)的位置上。当回转阀37转动时，吸入行程中的气缸孔12a的连通通道42与吸入通道41连通，而排放行程中的气缸孔12a的连通通道42则不与吸入通道41连通。此时，回转阀37与气缸组件12之间的滑动表面(密封部分)以气密方式被密封。
由一套筒43形成回转阀37与气缸组件12间的滑动面。套筒43通过铸造或压配方式装配于气缸组件12中，它是由热膨胀系数接近于轴16和回转阀37的铁基金属制造的。
下面介绍具有上述结构的压缩机的运作。
当轴16转动时，旋转斜盘25通过突缘盘23及铰接机构26也随轴16一起转动。旋转斜盘25的转动通过活塞靴27转变为活塞21的往复运动。随着上述驱动的连续进行，在压缩腔22中一个接一个地重复进行着致冷剂的吸入、压缩和排放。从外部冷却管道供给到吸入腔29的致冷剂被送入压缩腔22(吸入行程)，被配合作用的活塞21压缩(压缩行程)，然后通过配合的排放口33排入排放腔30(排放行程)。被排放的致冷剂经排放通道排入外部致冷管道。
之后，未示出的控制设备根据致冷载荷来调整控制阀36开口或供应通道35开口的大小，由此来改变排放腔30与曲柄腔15的连通状态。
致冷负载变大时，供应通道35的开口减小，由此而减少从排放腔30供应到曲柄腔15中的致冷气体的流量。随着从排放腔30供应到曲柄腔15中的致冷气体的量的减少，由于致冷剂气体经循环通道38或类似通道向吸入腔29的泄漏而使曲柄腔15中的压力逐渐减小。结果是，通过配合活塞21，曲柄腔15中的压力和每个气缸孔12a中的压力之间的压差变小，从而使旋转斜盘25沿增大倾斜角的方向(图1中向左)移动。因此，活塞21的行程量增大；由此而使排放体积加大。
从另一方面说，致冷负载变小时，控制阀36的开口就增大，由此而增加从排放腔30供应到曲柄腔15中的致冷气体的流量。当供应到曲柄腔15中的致冷气体量超过了通过循环通道38泄漏到吸入腔29中的量时，在曲柄腔15中的压力就会逐步增大。因此，通过配合活塞21，曲柄腔15中的压力和每个气缸孔12a中的压力之间的压差变大，从而使旋转斜盘25沿减小倾斜角的方向(图1中向右)移动。因此，活塞21的行程量变小；由此而使排放体积减少。
通过循环通道38朝吸入腔29送进的致冷气体随着油分离器39的转动而被转动。这样就使油与致冷气体被离心分离。分离出的油由于油分离器的转动，靠离心力等排出油分离器39。分离出的油通过吸入通道41及配合的连通通道42被供应到回转阀37与气缸组件之间，以及活塞12与配合的气缸孔12a之间。
经过油分离器39将油分离之后的一部分致冷气体经连通腔41b被送入吸入腔29。送入吸入腔29中的致冷气体(这些气体中混有小量的油)经相配合的压缩腔22及排放腔30而排入外部致冷管道。
随着回转轴16和回转阀37的一起转动，吸入腔29中的致冷气体经轴16的吸入通道41及处于吸入行程的气缸孔12a的连通通道42而被吸入每个气缸孔12a中。由于在每个气缸孔12a中平缓而稳定地连续吸入致冷气体，所以压力损失非常小。
套筒43用作气缸组件12的回转阀接纳部份，该套筒43被用铸造或压配的方法安置于气缸组件12中。当轴16高速转动时，回转阀37相对套筒43滑动而使两者之间滑动表面的温度升高。由于这两者均由一种铁基金属制造以及它们的热膨胀系数几乎相同，因此能够防止回转阀与套筒两者之间的间隙增大。
上述实施例具有下列优点。
回转阀37和轴16用铁基金属制成一体件，套筒43用铁基金属制作，其热膨胀系数接近于轴16(和回转阀37)的热膨胀系数。这样就可以减少零件数量及防止回转阀37与套筒43的滑动表面之间的间隙增大，这种间隙增大是由于轴16高速转动时的温度升高所引起的。这样就可防止气体从间隙中泄漏及防止压缩机性能降低。套筒43可以在很长时间内维持回转阀37和气缸组件12之间的密封性能。因此，回转阀37可以平稳地转动，回转阀37的滑动噪音也被抑制。
回转阀37和套筒43用一种刚性比铝基金属好得多的铁基金属制作，这样就能确保高强度。
在回转阀37和轴16表面上施加涂层。涂层在回转阀37和轴16一起转动时，防止它们被烧伤。
在供应通道35中配置了控制阀36。控制阀36通过利用排放腔30中的高压能够控制曲柄腔15中的压力。因此可以用很高的精度控制排放体积。
油分离器39的内表面被倾斜设置，使得其内直径从致冷气体流的上游侧朝下游侧方向逐渐增大。这样有利于粘附于油分离器内表面的油，通过轴16转动时的离心力从该油分离器的下游侧排出。
对本领或的熟练人员来说很明显的是：本发明可以用其它任何具体形式实施而不会偏离本发明的基本原则。具体地说，本发明还可用下列形式实施：
套筒可用其热膨胀系数接近于制造轴的铁基金属的热膨胀系数的任何金属材料制作。这样的铁基金属例如可以包括灰铸铁(11～12×10-6/℃)、球墨铸铁(11～12×10-6/℃)、及耐蚀高镍铸铁(8～9×10-6/℃)。在这种情况下，可以获得与使用铁基金属相似的优点。
由于铝的热膨胀系数约为19～23×10-6/℃，铁基金属的热膨胀系数约为10～12×10-6/℃，用于套筒的热膨胀系数可在7～15×10-6/℃的范围内。
套筒可用任何非金属材料制作，只要其热膨胀系数接近于制造轴的铁基金属的热膨胀系数即可，例如树酯或陶瓷可以用来替金属。陶瓷当中，具有热膨胀系数为6～8×10-6/℃的氧化铝及具有热膨胀系数为9～11×10-6/℃的氧化锆均是可被使用的实例。具有热膨胀系数接近于10～13×10-6/℃的各种工程塑料也可以被采用。在这种情况下，可以获得与使用铁基金属相似的优点。
配置于后壳体13中的吸入腔29可以省略。在此情况下，致冷剂被直接送入构成吸入压力区域的连通腔41b。
径向轴承19可以省略。轴16可以仅用衬套筒43来支承。
压缩机可以是摆动型变排量压缩机。
压缩机可以是双头活塞型压缩机。
因此，各示例和实施例只是用于解释而不是用来限制本发明，不能将发明局限于说明书中给出的细节，它可以在所附权利要求的基本原则和等同物的范围内被改型。

Claims (9)

1.一种包括一壳体的旋转斜盘型压缩机，该壳体有一气缸组件(12)，气缸组件(12)有环绕着一轴(16)的多个气缸孔(12a)，该轴(16)以可旋转方式支承在该壳体中，在该壳体中设有一吸入压力区域，其中多个活塞(21)分别插入各个气缸孔(12a)中，并通过一随着轴(16)转动的旋转斜盘(25)而在各自的气缸孔中往复运动，由此而实现吸入行程，将吸入压力区域内的致冷气体送入形成在每个气缸孔(12a)内的压缩腔(22)中，此旋转斜盘型压缩机包括：
设在气缸组件中能够与各个气缸孔(12a)分别相通的连通通道(42)；和
与轴(16)制成一体的一个回转阀(37)，其中，此回转阀具有一个吸入通道(41)，用于将每个处于吸入行程中的气缸孔(12a)的连通通道(42)连接到该吸入压力区域；
其特征在于，此旋转斜盘型压缩机包括：
一个套筒(43)，配置在气缸组件中的回转阀(37)上，其中，此套筒(43)的热膨胀系数比该气缸组件(12)的热膨胀系数更接近于轴(16)的热膨胀系数。
2.如权利要求1所述的旋转斜盘型压缩机，其特征在于，该吸入压力区域包括一吸入腔(29)，还有一排放腔(30)设于该壳体中；每个活塞完成一个吸入行程，以将吸入腔(29)中的致冷气体送入每个气缸孔(12a)内的压缩腔(22)中，完成一个将该致冷气体压缩的压缩行程，以及完成一个排放行程，以将吸入到压缩腔(22)中的该致冷气体排入到排放腔(30)中；该吸入通道(41)将每个处于吸入行程中的气缸孔(12a)的连通通道(42)与吸入腔(29)连接。
3.如权利要求1所述的旋转斜盘型压缩机，其特征在于，套筒43)形成了相对于回转阀(37)的滑动面。
4.如权利要求1所述的旋转斜盘型压缩机，其特征在于，轴(16)和回转阀(37)是用铁基金属制作的，气缸组件(12)是用铝基金属制作的。
5.如权利要求1所述的旋转斜盘型压缩机，其特征在于，套筒(43)是用铁基金属制作的。
6.如权利要求1所述的旋转斜盘型压缩机，其特征在于，套筒(43)是用陶瓷或树酯制作的。
7.如权利要求1所述的旋转斜盘型压缩机，其特征在于，轴(16)、回转阀(37)和套筒(43)都是用铁基金属制作的。
8.如权利要求5或7所述的旋转斜盘型压缩机，其特征在于，套筒(43)的热膨胀系数约为7～15×10-6/℃。
9如权利要求1所述的旋转斜盘型压缩机，其特征在于，套筒(43)是铸造或压配入该气缸组件中的。
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