专利名称：带有旋转检测装置的致冷压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽车空调系统中的致冷压缩机，更确切地说，是一种带有驱动轴和旋转检测装置的致冷压缩机，驱动轴由汽车发动机转动，并用于操作压缩机构，旋转检测装置用于检测压缩机驱动轴的转动。
流体压缩机，特别是用于汽车空调系统中的致冷压缩机，通常由汽车发动机通过驱动力传递装置来驱动，驱动力传递装置一般包括一电磁离合器。致冷压缩机备有一个具有流体密封结构的壳体和使致冷压缩机构压缩运行的驱动轴，当压缩机由于滞塞或流体压缩而发生故障并不能转动时，为了保护汽车发动机和与其连接的装置及元件，必须立刻通过解除驱动力传递装置的电磁离合器的连接来解除汽车发动机与压缩机的连接。就是说，由于用于汽车空调系统中的致冷压缩机和其它汽车辅助装置例如水泵和交流发电机，通常由汽车发动机通过一共同的驱动力传递装置驱动，当压缩机处于故障状态时，必须立刻使设置在发动机与压缩机之间的传递装置的电磁离合器变换到断(OFF)开状态，以便避免汽车的辅助装置受损或损坏。因此，为了检测用于汽车空调系统的致冷压缩机的故障状态，通常在致冷压缩机上设置旋转检测装置，检测压缩机转动的变化，这样，当压缩机的每秒钟的转数(转速)下降到给定的设定值之下时，使电磁离合器处于断开状态，阻止从汽车发动机系统向压缩机传递驱动力。
例如，日本未审查的实用新型申请公开(特开平)第3-6878号公报，揭示了一种典型的用于摇摆示盘式致冷压缩机的旋转检测装置，在致冷压缩机中形成磁回路，以允许从电磁离合器漏出的磁通能经过压缩机的驱动轴、支撑在驱动轴上的轴承的轴承圈及电磁耦合装置如连接在压缩机部件一部分上的检测器而流动，从而检测当轴承的轴承圈上所形成的凸伸部分经过检测器时而引起的磁通变化。
日本未审查的实用新型申请公开(特开昭)第58-73991号公报，揭示了一种带有旋转检测装置的滑片式致冷压缩机，在旋转检测装置中设置有磁检测器，用于检测经过驱动轴、转子(叶片)及磁检测器铁芯而在自电磁离合器延伸的磁回路中流动的磁通变化，并且将磁检测器设置成面对转子的端面或每个叶片的形式，由此，检测转子或叶片转动过程中的磁通变化。
在这种情况下，由于压缩机是具有流体密封的结构，因此，在检测压缩机转动时，肯定会遇到各种困难，例如从压缩机获得表示压缩机转速的信号时，需要留有允许旋转检测器安装在压缩机上的空间时，以及从旋转检测器获得清楚表示压缩机转动的强输出信号等情况下都会遇到困难。
就是说，(1)如果穿过压缩机壳体而将旋转检测器安装在压缩机上时，在旋转检测器和其周围部分形成流体的紧密密封比较困难。
(2)如果压缩机转动的检测，是通过检测朝外延伸到压缩机壳体端部之外的压缩机驱动轴转动部位的旋转或检测与压缩机驱动轴联结的皮带轮的旋转来实现，则获得安装旋转检测器的空间是非常困难的。
(3)进一步，如果压缩机的旋转检测，是以通过由设置在压缩机外侧位置的检测器检测穿过压缩机壳体的磁通变化的方式来实现的，则从旋转检测器获得的输出信号会很弱。
考虑到上述(1)至(3)点，由于需要旋转检测器具有流体密封结构，因此从经济观点出发，上述传统的致冷压缩机的旋转检测装置是不合适或不完善的。在日本未审查的实用新型申请公开特开平3-6878所揭示的旋转检测器中，由于在旋转检测器和电磁离合器之间留有较大的空间，使形成闭合磁回路比较困难，因此，旋转检测器所拥有的检测灵敏度必然非常小，这样，压缩机转动的准确检测会很困难。
因此，本发明的目的是，提供一种致冷压缩机的旋转检测装置，该旋转检测装置能在高灵敏度下，准确检测出从安装在驱动力传递装置和压缩机驱动轴之间的电磁离合器漏出的磁通变化，由此，精确地检测出压缩机的转动变化。
本发明的另一目的是，提供一种与汽车空调系统的致冷压缩机相结合的旋转检测装置，通过一传递装置由汽车发动机驱动，该传递装置包括围绕压缩机驱动轴端部安装的电磁离合器。
根据本发明，提供一种致冷压缩机，该压缩机包括，一通过将一组部件组装在一起而形成壳体组件；机械联结装置，用于将所述的一组部件在流体密封状态下机械地联结在一起；一根可转动地支撑在壳体组件中的驱动轴，具有位于壳体组件内的驱动部分及从壳体组件朝外延伸的轴向延伸部分，该延伸部分通过一电磁离合器接收来自外部驱动源的动力，电磁离合器具有带电磁线圈的定子元件；安装在壳体组件之内的驱动轴的驱动部分上的压缩机构，根据通过驱动轴的驱动，完成一种重复运动，对致冷气体进行压缩；以及一旋转检测装置，该旋转检测装置包括下述组成元件一磁回路装置，允许从电磁离合器漏出的磁通经过驱动轴、压缩机构及机械联结装置而循环流动；设置在磁回路中的磁检测装置，位于壳体组件的外侧区域，用于检测响应压缩机构重复运动而发生的磁通变化，由此产生表示压缩机转速的输出信号；安装在一组部件之一上的永久磁铁装置，位于接近磁检测装置的位置，并且面对压缩机构而设置，通过在接近磁检测装置的位置，设置永久磁铁装置，可以产生用于增加经过磁回路装置而流动的磁通密度的附加磁通，由此激发了磁检测装置的检测作用。
在最佳实施例中，机械联结装置包括一组长螺栓，每个长螺栓的一端具有头部，另一端具有螺纹部，该一组长螺栓的每一螺纹部螺纹地与一组部件之一配合，在其头部与螺纹部之间，将壳体组件紧固。一组长螺栓其中一个的头部，设置成使磁检测装置围绕其安装着。
作为一种替换方案，在另一种最佳实施例中，磁检测装置可以系在电磁离合器的定子元件上。
永久磁铁装置嵌入壳体组件中，用于产生经过压缩机构和机械联结装置而循环的附加磁通，这样，经过磁回路而循环的附加磁通能增加从电磁线圈的定子漏出的磁通密度，从而由压缩机构重复运动而产生的磁通变化可以增加，使设置在压缩机壳体组件外侧的磁检测装置产生一个较大的准确而精确地表示压缩机转速的输出信号。因此，在压缩机运转中所发生的所有不规则工况，可以由磁检测装置无误差地迅速检测出。
在最佳实施例中，压缩机构也包括安装在驱动轴驱动部分上的转子部件，与驱动轴一起旋转。这样，在转子部件上，至少设置一个在其圆周部分所形成的预定切口，使磁回路中的磁通产生急剧变化。
本发明的上述及其它目的、特征及优点，通过下文参照附图对最佳实施例的描述会更加清楚。其中
图1是本发明第一实施例的带有旋转检测装置的致冷压缩机纵截面图；图2是本发明第二实施例的带有旋转检测装置的致冷压缩机纵截面图；图3是适用于图1和图2所示压缩机的压缩机构转子部件的侧视图，并且横截面作了局部剖示；图4是适用于图1和图2所示压缩机的另一种转子部件的横截面图；图5是图4转子部件的侧视图；图6是以不同于图1和图2所示永久磁铁的方式安装在压缩机壳体组件上的永久磁铁的局部横截面图；图7是安装在压缩机壳体外侧区域的永久磁铁的局部横截面图。
参照图1至图3，图中所示的致冷压缩机为摇摆盘式致冷压缩机，该压缩机带有用于容纳下文要叙述的致冷压缩机构的壳体组件“HA”、可旋转地支撑在壳体组件“HA”中的驱动轴7以及用于将旋转驱动力从外部驱动，动力源如汽车发动机传递给驱动轴7的电磁离合器装置6。
壳体组件“HA”包括气缸体1，气缸体1具有由前盖2盖住的前端和由后盖3通过阀极4封住的后端。气缸体1、前盖2及后盖3分别由非磁性铝合金材料制成单独的壳体部件，但是，通过下文要叙述的长螺栓14可以将它们以相对于壳体组件“HA”中心轴线大体等角的方式沿轴向紧密地组装在一起。后盖3做成端盖形式，具有用于在压缩前接收致冷气体的吸入腔3a和用于在压缩后将致冷气体排出的排出腔3b。前盖2具有气密形成的曲柄腔5，驱动轴7穿过该曲柄腔5沿轴向延伸，以便由安装在前盖2和气缸体1中的前、后减摩径向轴承可旋转地支承着。驱动轴7具有装入前盖2的圆筒形套筒2a中的前伸部分，连接到汽车发动机(图中未示)上，也即，通过电磁离合器6与外部驱动动力源相连。驱动轴7带有位于曲柄腔5之中的轴向驱动部分及转子部件8，转子部件8固定地安装在该驱动部分的一端，随驱动轴7一起旋转，并由位于前盖2内端面的止推轴承支撑着。
转子部件8具有形成支撑臂的朝后延伸部分9，支撑臂带有长形通孔9a，导向销10可滑动地安装在该长形通孔9a中，并与旋转斜盘11相连。旋转斜盘11相对于垂直驱动轴7旋转轴线的平面的倾角可以改变。
套筒元件12可滑动地安装在驱动轴7的驱动部分上，并与转子部件8的轴套端部邻接。套筒元件12具有一对侧向枢销12a、12a，分别与斜盘11的插孔(图中未示)配合。这样，可以实现斜盘11绕该一对枢销12a的摆动，以改变其倾角。
斜盘11带有支撑部分，通过一减摩轴承12b和一滑动轴承12c将摇摆盘13支撑在该支撑部分，以使摇摆盘13不随斜盘11一起转动。摇摆盘13通常做成圆形，其圆周上开有导向槽部分13a，从而允许其中一个长螺栓14穿过该导向槽部分13a，以防止摇摆盘13的转动。
摇摆盘13通过一组连杆17可操作地与一组活塞16相连，活塞16可滑动地安装在气缸体1的轴向气缸孔15中，气缸孔15以平行于驱动轴7旋转轴线的方式绕该轴线排列。这样，驱动轴7转动时，通过转子部件8和旋转斜盘11使摇摆盘13章动摇摆盘13的章动，引起各活塞16在相应的气缸孔15内往复运动，由此，通过各活塞16在相应的气缸孔15内的往复，将致冷气体从吸入腔3a吸进各自的气缸孔15内，进行压缩，并将压缩的致冷气体排出。可以理解压缩机的压缩机构由转子部件8、斜盘11、摇摆盘13、连杆17及活塞16的组件构成。
电磁离合器6通过一径向轴承架可旋转地安装在前盖2的套筒2a上，并包括转子(皮带轮)61、定子元件63、磁舌64以及轮毂件66，上述转子61通过带元件(图中未示)可操作地与汽车发动机相连，定子元件63安装在转子61内部所形成的环形腔内并带有电磁线圈62，转毂件66固定在驱动轴7上，用于通过一减振器元件65在磁舌64与驱动轴7之间形成机械连接。转子61的外侧表面通过一小间隙与磁舌64面对，该外侧表面用作摩擦动力的传递面。这样，当定子63的电磁线圈62通电时，磁舌64与转子61的外侧表面接触，将驱动力从转子61传递给驱动轴7。而当电磁线圈62断电时，磁舌64不与转子61的外侧表面接触。
驱动轴7、长螺栓14(机械联结装置)以及转子部件8由强磁性材料例如铁系金属材料组成。每个长螺栓14一端具有头部14a，另一端具螺纹部14b，分别将壳体组件“HA”用机械联结力在坚固时联结在一起。转子部件8具有外圆周部分8a，形成和设置外圆周部分8a目的是，在转子部件8和驱动轴旋转过程中使每个长螺栓14的一部分从此绕过。即是说，在转子部件8的外圆周部分8a与每一个长螺栓14的外表面之间留有尽可能的最小间隙，典型地如图1所示。这样，当磁通从电磁离合器6的电磁线圈62漏出时，可以通过驱动轴7、转子部件8和长螺栓14循环。即，驱动轴7、转子部件8及长螺栓14形成一个闭合的磁回路，在该回路中，产生密集的磁通。
在这一阶段，由于转子部件8的外圆周部分8a上设置有一个或多个下文要叙述的切口8b，导致了在转子部件8旋转过程中上述磁回路中的磁通的变化。在最佳实施例中，是在转子部件8的外圆周部分8a上以等角方式设置四个切口8b。
其中一个长螺栓的头部14a由磁检测器(即耦合线圈)18所包围，磁检测器18系在垫圈元件19上，用来检测流过上述磁回路的磁通变化，并产生一个表示下文要叙述的压缩机转速(即驱动轴7的转速)的输出信号。
进一步，永久磁铁30嵌入前盖2的前表面，前盖2设置成与曲柄腔5中转动的转子部件8并列的形式。永久磁铁30还设置在接近上述磁检测器18的位置，以便于永久磁铁30能够产生附加到从电磁离合器6的定子63电磁线圈62泄漏的磁通中的附加磁通。即是说，通过永久磁铁30的设置，能够实现经过磁回路循环的磁通量的增加。
在本发明中，其中一个随驱动轴7旋转的压缩机构组成元件的转子部件8，对于在压缩机旋转过程中形成磁通急剧变化是非常重要的元件。因此，在转子部件8上必须设置特殊的切口8b。
然而，如图4和图5所示的可用作压缩机压缩机构组成元件之一的另一种不同的转子部件8A，可做成具有圆形外圆周部分的非圆盘形部件，但是，由于转子部件8A在旋转过程中，必须在动态平衡条件下在曲柄腔5中平衡地转动，因此必须对转子部件8A从圆盘形状进行修正。结果，就不能在转子部件8A上形成切口8b。在这种情况下，止推轴承8a的其中一个轴承圈支承在转子部件8A上，即是说，必须形成具有法兰部分20a的旋转轴承圈20，在法兰部分20a上，形成例如两个径向间隔的切口20b。径向间隙的两个切口20b能在转子部件8A转动时形成磁通的急剧变化。应当理解轴向地支撑在转子部件8上的止推轴承也是致冷压缩机机构的组成元件之一。
进一步，根据压缩机的壳体组件“HA”和电磁离合器6的组装在一起的方式，可以将上述用于增加磁通密度的永久磁铁30系在电磁离合器6的定子上，以取代图1所示的将永久磁铁30嵌入前盖2中的方式。
在前述的实施例中，当电磁离合器6通电时，在转子61和压缩机的驱动轴7之间形成机械连接，将外部汽车发动机供给的驱动力传递给驱动轴7，使驱动轴7转动。驱动轴7的旋转，通过转子部件8和斜盘11转换成摇摆盘13的章动。如此，使与摇摆盘13分别连接的各个活塞16在相应的气缸孔15中往复运动，压缩致冷剂气体。
从电磁离合器6漏出的磁通，在由驱动轴7、转子部件8及长螺栓14组成的磁回路中，以密集的磁通形式恒定地循环。进一步，由永久磁铁30产生的磁通经过非磁性前盖2的前表面进入转子部件8，然后经过长螺栓14、磁检测器18以及电磁离合器6的定子63循环，同时大大地增加了穿过备有磁检测器18的长螺栓14的磁通密度。
因此，在转子部件8的转动过程中，当其外圆周部分8a的每一切口8b经过带有磁检测器18的长螺栓14时，引起流过长螺栓14的磁通周期而急剧地变化。这样磁检测器18检测磁通的变化，并产生一相应的脉冲电压信号形式的输出信号。磁检测器18的输出信号供给传统的处理装置，对输出信号进行处理，以获得表示压缩机转速(即驱动轴7的转速)的准确信号。由于磁检测器18的输出信号能稳定地表示压缩机转速的瞬时状态，因此，如果电脉冲电压信号的数值在单位时间的急剧下降或变为零时，这时压缩机的工况则发生不规则或不正常，分离控制装置(图中未示)发出分离信号，通过切断电磁离合器6通电，使压缩机与汽车发动机分离。
图2示出了本发明第二实施例的装有旋转检测装置的类似的摇摆施盘式致施冷压缩机。
第二实施例与图1所示第一实施例的不同是，磁检测器18通过合适的托架元件安装在定子63上，以代替安装在长螺栓14的头部14a的形式。但是，第二实施例的磁检测器18工作原理与前述第一实施例的磁检测器原理基本相似。即是说，压缩机转速的检测是通过检测电磁离合器6定子63的电磁线圈62所泄漏的磁通变化来实现的。
这时，如果形成磁回路的长螺栓14头部与电磁离合器6的定子63之间留有较大的空间，最好是通过调整增加长螺栓14头部14a的高度，以便长螺栓14的头部14a的外端接近电磁离合器6的定子63，借此减少长螺栓14的头部与定子63之间的空间。于是，由驱动轴7、转子部件8及长螺栓14形成的磁回路，使从电磁离合器6的定子63漏出的磁通具有高导磁率，可从该第二实施例的磁检测器18获得较大的输出信号。
作为替换的方案是，另外设置一个合适的辅助盘元件或类似的元件，便于增加用于从电磁离合器6的电磁线圈所泄漏的磁通的磁回路中的导磁率。
图6和图7示出子永久磁铁30安装方法的不同实施例。图6中的永久磁铁30从曲柄腔5内插入前盖2的前表面。当然，永久磁铁30也可设置在邻接转子部件8的位置，以便由永久磁铁30所产生的磁通能够增加经过本发明旋转检测装置的磁回路循环的磁通密度。
图7中的永久磁铁30，设置或固定地系在前盖2前端面的外表面上。图7的永久磁铁30的作用与第一、第二实施例的永久磁铁30的作用相同。
通过上文对本发明实施例的描述，可以理解，根据本发明，由于设置了一块永久磁铁，可以提高从电磁离合器的定子漏出的和通过磁检测器的磁回路循环的磁通密度，因此，能准确并精确检测压缩机的转速。即是说，在压缩机构转子部件的转动过程中，磁通可以急剧地变化，由此，磁检测器可以检测出磁通的变化，产生一个较大的压缩机转速的输出信号。
进一步，根据本发明的压缩机的旋转检测装置，永久磁铁安装简单易行，因此，配有旋转检测装置的压缩机易于制造。
权利要求
1.一种致冷压缩机，包括一通过将一组部件组装在一起而形成壳体组件；机械联结装置，用于将所述的一组部件在流体密封状态下机械地联结在一起；一根可转动地支撑在所述壳体组件中的驱动轴，具有位于所述壳体组件内的驱动部分和从所述驱动部分朝外延伸的轴向延伸部分，以便所述的轴向延伸部分通过一电磁离合器接收来自外部驱动源的驱动力，电磁离合器具有带电磁线圈的定子元件；安装在所述壳体组件之内的驱动轴的驱动部分上的压缩机构，根据通过所述驱动轴的驱动，完成一种重复运动，对致冷气体进行压缩；以及一旋转检测装置，包括下述组成元件一磁回路装置，允许从所述电磁离合器漏出的磁通经过所述的驱动轴、压缩机构及机械联结装置而循环流动；设置在所述磁回路中的磁检测装置，位于所述壳体组件的外侧区域，用于检测在响应所述压缩机构重复运动而发生的磁通变化，由此产生一个表示压缩机转速的输出信号；固定安装在所述一组部件的其中一个上的永久磁铁装置，位于接近所述磁检测装置的位置，并且在此面对所述的压缩机构而设置，通过在接近磁检测装置的位置设置所述的永久磁铁装置，可产生增加经过所述磁回路装置而循环的磁通密度的附加磁通，由此，激发了所述磁检测装置的检测作用。
2.根据权利要求1所述的致冷压缩机，其特征是，所述的机械联结装置包括一组长螺栓，每个长螺栓的一端具有头部，另一端具有螺纹部，所述一组长螺栓的每一螺纹部螺纹地与所述一组部件的其中之一配合，在其头部与螺纹部之间将所述的壳体组件紧固，所述的磁检测装置围绕着所述一组长螺栓之一的头部安装。
3.根据权利要求1所述的致冷压缩机，其特征是，所述的磁检测装置系在所述电磁离合器的定子元件上。
4.根据权利要求1所述的致冷压缩机，其特征是，所述的永久磁铁装置，固定安装在所述壳体组件上，用于产生附加磁通，并便于所述的附加磁通能经过所述压缩机构及机械联结装置而循环。
5.根据权利要求4所述的致冷压缩机，其特征是，所述永久磁铁装置嵌入壳体组件的所述部件之一中。
6.根据权利要求4所述的致冷压缩机，其特征是，所述永久磁铁装置固定地系在所述壳体组件的部件之一的外表面上。
7.根据权利要求1所述的致冷压缩机，其特征是，所述压缩机构包括固定安装在所述驱动轴驱动部分上的转子部件，与驱动轴一起旋转。
8.根据权利要求7所述的致冷压缩机，其特征是，所述转子部件包括一基本为圆形的带有圆周部分的盘元件，在该圆周部分设置有预定的切口部分，以使所述磁回路装置中的磁通发生急剧变化。
9.根据权利要求7所述的致冷压缩机，其特征是，所述壳体组件由非磁性材料组成，所述的驱动轴、转子部件及机械联结装置由从铁系金属材料中选择的磁材料组成。
全文摘要
一种致冷压缩机，具有用于驱动压缩机构并由从外部驱动动力源传递的驱动力来驱动的驱动轴、及一旋转检测装置，用于通过检测从电磁离合器漏出的及经过预定的磁回路循环的磁通变化来检测压缩机的转速。磁通的变化是由一个盘状磁元件的转动而引起的，盘状磁元件至少具有一个可经过磁检测装置而运动的切口，永久磁铁固定安装在压缩机的壳体组件上，便于增加经过预定磁回路循环的磁通密度，借此，使盘状磁元件转动而引起的磁通变化更为迅速。
文档编号F04B27/10GK1141393SQ9610788
公开日1997年1月29日 申请日期1996年5月24日 优先权日1995年5月26日
发明者木村一哉, 牧野善洋 申请人:株式会社丰田自动织机制作所