专利名称：压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压缩机。
背景技术：
日本公开专利申请2002-89437公开了一种压缩机，该压缩机具有壳体，多个缸 膛、曲柄腔、吸气腔和排气腔形成于该壳体中。该压缩机被并入制冷回路中，其中该制冷回 路包括蒸发器、吸气装置和冷凝器。压缩机的每一缸膛容纳相应的活塞，并且使活塞进行往 复运动。外部驱动源(如发动机)驱动被壳体可旋转地支撑的驱动轴。斜盘支撑在驱动轴 上并与驱动轴同步旋转。斜盘通过多对半球形滑履与活塞连接。一滑动膜形成于斜盘的一 表面上，该斜盘在滑履的平面上滑动。该滑动膜由粘合剂树脂形成，该粘合剂树脂包含固体 润滑剂，如二硫化钥。
当外部驱动源驱动驱动轴时，斜盘同步旋转以通过滑履使每一活塞在缸膛中往复 运动。压缩腔形成于每一缸膛中，压缩腔的容积随着活塞头的往复运动而变化。当活塞从 上死点移到下死点时，低压制冷气体从吸气装置被吸入压缩腔中，该吸气装置与制冷回路 中的蒸发器连接。另一方面，当活塞从下死点移到上死点时，高压制冷气体从压缩腔被排入 排出腔。排出腔与制冷回路中的冷凝器连接。该制冷回路用作车辆的空气调节系统，以用 来对车辆进行空气调节。
对于这种压缩机而言，涂覆于斜盘表面上的滑动膜使滑履的平表面光滑地滑动， 从而抑制了斜盘和滑履的嘎吱声，这些嘎吱声是由于斜盘和滑履中的至少一个磨损或两者 之间互相卡咬而引起的。
在传统的压缩机中，在不利的条件下，例如不仅斜盘表面和滑履的平表面，而且第 一构件的第一滑动面和第二构件的第二滑动面在高速下或相对重的负载下(如高热负载) 互相滑动，进一步提高滑动特性是需要的。特别地，当使用二氧化碳作为制冷剂时，更加需 要提高滑动特性。因此，可以考虑增加固体润滑剂的含量，例如，使滑动膜中的二硫化钥质 量含量增加到10%或更多，从而提高了第一构件和第二构件之间的抗卡咬特性。但是，如果 增加固定润滑剂的含量，则固体润滑剂将易于从滑动膜脱落，从而导致滑动膜的磨损深度 增加。发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有良好滑动特性的压缩机。
为了达到上述目的，本发明提供了一种压缩机，该压缩机包括第一构件、第二构件 和滑动膜。该第一构件具有第一滑动面。该第二构件具有第二滑动面。第一滑动面和第二 滑动面相互滑动。滑动膜形成于第一滑动面和第二滑动面中的至少一个滑动面上。滑动膜由包含固定润滑剂的聚酰胺-酰亚胺树脂形成。至少能满足下列要求中的一个
(I)聚酰胺-酰亚胺树脂的玻璃化温度不低于270°C，
(II)聚酰胺-酰亚胺树脂在室温下的拉伸强度不低于200MPa，和
(III)聚酰胺-酰亚胺树脂中的酰亚胺基多于酰胺基。
结合下列附图及以举例方式对本发明原理的阐述，本发明的其它方面和有益效果 将显得很清楚。
参见下列附图及下面对本发明优选实施方案的描述，能透彻理解本发明及本发明 的目的和有益效果，附图如下
图1是本发明第一优选实施方案中的压缩机的横断面视图2是沿图1所示2-2线的横断面视图3是图1所示压缩机的斜盘和滑履的横断面视图，表示滑履和斜盘的滑动面；
图4是一曲线图，表示试验(i)的测试件I的PAI树脂的热机械测试结果；
图5是一曲线图，表示试验(i)的测试件I的PAI树脂的动态粘弹性测量结果；
图6是一曲线图，表示试验⑴的测试件II的PAI树脂的热机械测试结果；
图7是一曲线图，表示试验⑴的测试件II的PAI树脂的动态粘弹性测量结果；
图8是一曲线图，表示试验⑴的比较测试件的PAI树脂的热机械测试结果；
图9是一曲线图，表示试验(i)的比较测试件的PAI树脂的动态粘弹性测量结果；
图10是试验(i)的测试装置的横断面视图11是一曲线图，表示在试验⑴中测试件I的第一测试结果；
图12是一曲线图，表示在试验⑴中测试件I的第二测试结果；
图13是一曲线图，表示在试验⑴中测试件II的第一测试结果；
图14是一曲线图，表示在试验⑴中测试件II的第二测试结果；
图15是一曲线图，表示在试验⑴中比较测试件I的第一测试结果；
图16是一曲线图，表示在试验⑴中比较测试件I的第二测试结果；
图17是本发明第二和第三个实施方案的斜盘和滑履的横断面视图，表示滑履和 斜盘的滑动面；
图18是本发明第二和三实施方案的斜盘的局部横断面视图19是一曲线图，表示由阳极化铝形成的中间层厚度与卡咬时间之间的关系；
图20是本发明第四实施方案的滑履和活塞的横断面视图，表示滑履和活塞的滑 动面；
图21是本发明第五实施方案的滑履和活塞的横断面视图，表示滑履和活塞的滑 动面；
图22是本发明第六实施方案的滑履和活塞的横断面视图，表示滑履和活塞的滑 动面；
图23是本发明第七实施方案的滑履和活塞的横断面视图，表示滑履和活塞的滑 动面；
图24是本发明第八实施方案的滑履和活塞的横断面视图，表示滑履和活塞的滑动面；
图25是显示图24所示滑履的变化的放大横断面视图26是本发明第九实施方案的活塞和壳体的横断面视图，表示活塞和壳体的滑 动面；
图27是显示图26所示滑履的变化的局部横断面视图28是本发明第十实施方案的旋转阀和壳体的横断面视图,表不旋转阀和壳体 的滑动面；
图29是显示图28所示旋转阀的变化的局部横断面视图30是本发明第十六实施方案的活塞的透视图31是图30所示活塞的旋转限制器和壳体的滑动面的横断面视图32是显示图30所示活塞的变化的局部横断面视图33是本发明第十七实施方案的压缩机的横断面视图34是图33所示压缩机的驱动轴和壳体的滑动面的横断面视图35是显示图33所示驱动轴的变化的放大横断面视图36是一曲线图，表示本发明第十八实施方案和比较实施方案4的结果；
图37是本发明第二十二实施方案的活塞和斜盘的横断面视图，表示活塞和斜盘 的滑动面；
图38是图37所示压缩机中的活塞的透视图；和
图39是显示图37所示活塞的变化的局部横断面视图。
具体实施方式
现在将参照附图对本发明的几个实施方案进行描述。类似或相同的附图标记表示 附图中的类似或相同构件。
将参照图1至16描述本发明的第一实施方案。
如图1所示，变排量斜盘式压缩机包括由铝基合金制成的气缸体I、由铝基合金制 成并固定于气缸体I前端的前壳体2、和由招基合金制成的后壳体4,该后壳体4通过阀机 构3固定于气缸体I后端,该阀机构3包括阀板、排气阀和挡板。曲柄腔2a限定于气缸体 I和前壳体2之间。吸气腔4a和排气腔4b限定于后壳体4中。在该实施方案中，气缸体I、前壳体2和后壳体4构成壳体。吸气腔4a与蒸发器(未示出)连接，蒸发器通过膨胀阀 (未示出)与冷凝器(未示出)连接，冷凝器与排气腔4b连接。压缩机、蒸发器、膨胀阀和 冷凝器构成车辆的空调制冷回路。在附图中，左侧表示前侧，右侧表示后侧。
由铁基合金制成的驱动轴5通过径向轴承2b被旋转地支撑于前壳体2中。如图 2所示，多个缸膛la(图1仅示出一个)等间隔环绕驱动轴5的轴L形成。每一缸膛Ia容 纳由铝基合金制成的相应的单头活塞6，并使活塞6往复运动。压缩腔11限定于每一缸膛 Ia中，压缩腔11的容积随活塞6的往复运动而变化。如图1所示，平行于驱动轴5的轴L 延伸的旋转阀腔Ib穿过气缸体I的中心。旋转阀腔Ib容纳与驱动轴5同步旋转的旋转阀12。旋转阀12具有与吸气腔4a相通的吸入腔12a，和与吸入腔12a相通的吸气导引槽12b。 该吸气导引槽12b径向延伸。气缸体I具有多个径向延伸的吸气通道lc，该径向延伸吸气 通道Ic通过吸气导引槽12b (如图2所示)连接每一缸膛Ia的压缩腔11和吸入腔12a。
在曲柄腔2a内，由铁基合金制成的凸缘板7固定于驱动轴5上。止推轴承2c设置在凸缘板7和驱动轴5之间。由铁基合金制成的斜盘8支撑在驱动轴5上。斜盘8沿驱动轴5的轴L滑动并相对于该轴L倾斜。铰接机构K设置于凸缘板7和斜盘8之间。斜盘 8通过铰接机构K与凸缘板7连接。铰接机构K驱动斜盘8和凸缘板7 —体旋转，并引导斜盘8相对于驱动轴5的轴L滑动和倾斜。
铰接机构K包括一对导引孔7b和一对导引销8b，凸缘板7具有一对臂7a，每一导引孔7b分别形成于一个臂7a中。导引销Sb固定于斜盘8上。每一导引销Sb的顶部具有一球形部分，该球形部分装配于相应的导引孔7b中。通孔8a贯穿斜盘8的中心，驱动轴5 插入该通孔8a中。由铁基合金制成的一对半球状滑履9a和9b设置于斜盘8的外周上。每一活塞6的端部通过一对滑履9a，9b与斜盘8的外周连接。从而，根据斜盘8的倾斜角，斜盘8的旋转运动转变成活塞6的往复运动。
后壳体4容纳控制阀10，该控制阀10与吸气腔4a、排气腔4b和曲柄腔2a连接。 控制阀10控制曲柄腔2a中的压力。根据压力控制，改变斜盘8的倾斜角来控制压缩机的排量。
如图3所示，斜盘8具有前周面8c和后周面8d，滑履9a，9 b的平表面9c，9d在该两周面上滑动。滑动膜C形成于前周面Sc和后周面8d的每一个上。以下列方式形成滑动膜C。
首先，准备好下列成分。
即，准备好固体润滑剂(例如聚四氟乙烯(PTFE)粉末)、二硫化钥(MoS2)、石墨和粘合剂树脂。固体润滑剂是PTFE粉末，粘合剂树脂是测试件I的PAI树脂清漆。该PAI树脂清漆包含30%质量的PAI树脂，70%质量的溶剂。该溶剂包含56%质量的N-甲基2-吡咯烷酮，14%质量的二甲苯。PAI树脂的数均分子量不小于20000。测试件I的PAI树脂清漆含有的酰亚胺基多于酰胺基。
在本实施方案的滑动膜C中，固体润滑剂的体积最好在某一范围内，该范围对应于固体润滑剂与粘合剂树脂的体积比是40 60至60 40。如果固体润滑剂的体积低于某一值，其中该值所对应的固体润滑剂与粘合剂树脂的体积比是40 60，那么滑动膜的抗卡咬性不好。另一方面，如果固体润滑剂的体积高于某一值，其中该值所对应的固体润滑剂与粘合剂树脂的体积比是60 40，那么不能显著地提高滑动膜的抗卡咬性，并且固体润滑剂将可能会脱落。从而导致滑动膜的磨损深度增加。
在200°C下烘烤PAI树脂清漆60分钟以形成PAI树脂。然后，用热机械分析器(TMA)对该PAI树脂进行热机械测试，该热机械分析器是精工仪器有限公司(Seiko Instruments Inc)的产品。测试结果如图4所示。测试条件如下夹具是张力式夹具；卡盘之间的距离是IOmm ;温度从室温(25°C )变化到400°C ;温度的增加率是10°C /分钟；拉伸负载是5g ;样品的尺寸是宽2mm,长30mm,厚20 μ m。线A表示单位时间的伸长,线C表示伸长量，线B表示负载。从图4可以明显看出，PAI树脂的玻璃化温度是307. 1°C。
根据本发明的测试结果，优选使用玻璃化温度不低于270°C的PAI树脂。更优选使用玻璃化温度不低于290°C的PAI树脂。也可以优选使用室温下的拉伸强度不低于200MPa 的PAI树脂。
在200°C下烘烤PAI树脂清漆60分钟以形成PAI树脂。然后，用动力机械分析器(DMA)对该PAI树脂进行动态粘弹性测试,其中该动力机械分析器是SeikoInstruments Inc的产品。测试结果如图5所示。该测试条件如下夹具是张力式夹具；卡盘之间的距离是IOmm ;温度从室温(25°C )变化到400°C ;测试频率是IHz和2Hz，温度的增加率是3°C / 分钟；拉伸负载是5g ;样品尺寸是宽4mm,长40mm,厚20 μ m。图中的虚线表示在测试频率为IHz下的测试数据，实线表示在测试频率为2Hz下的测试数据。线D和线E表示储能弹性模量，线F表示树脂的伸长，线G和F表示tan δ。从图5可明显看出，PAI的拉伸强度是 249MPa(在250°C下的储能弹性模量是3. 39X109Pa)。
混合50%体积的PAI树脂，18%体积的PTFE粉末、18%体积的二硫化钥和14%体积的石墨。将它们充分搅拌后，将该混合物送入三轮碾压器中。因此，生产出了测试件I的滑动件涂料组合物。
随后，准备好由铁基合金制成的斜盘8，该斜盘8已经过除油污处理。然后将涂料组合物涂敷于斜盘8的前周面Sc和后周面8d上。特别地，以碾涂方式将涂料组合物涂覆于斜盘8上。然后将斜盘8在200°C和大气压状态下加热60分钟，从而硬化了未硬化的粘合剂树脂。以这种方式制备了斜盘8，该斜盘8的前周面Sc和后周面8d上具有滑动膜C， 该滑动膜C由含有固体润滑剂的粘合剂树脂形成。固体润滑剂分散于粘合剂树脂中以形成滑动膜C。该压缩机使用这样制造的斜盘8进行组装。在本实施方案中，将滑动件涂料组合物碾涂于斜盘8的前周面Sc和后周面8d上。但是，也可以将该涂料组合物以空气喷射的方式涂覆于上述表面上。
将驱动轴5与滑轮或电磁离合器连接，将这样形成的压缩机安装于车辆上。发动机或电机通过传动带驱动滑轮或电磁离合器。当发动机或电机运行时，如果驱动轴5旋转， 斜盘8就摆动。从而，在对应于斜盘8的倾斜角的冲程中，每一活塞6在相应缸膛Ia中往复运动。旋转阀12随着驱动轴5的旋转而旋转。当旋转阀12旋转时，随着每一活塞6的往复运动，吸入腔12a通过吸气导引槽12b和相应的吸入通道Ic选择地与相应的吸气腔11 连接或不连接。因此，当活塞6从上死点运动到下死点时，相应的压缩腔11与吸入腔12a 连接，从而制冷气体通过吸气腔4a和吸入腔12a从蒸发器流入压 缩腔11。另一方面，当每一活塞6从下死点运动到上死点时，吸入腔12a与压缩腔11不连接，从而制冷气体在压缩腔11中被压缩。随后，已被压缩的气体通过排气腔4b被排入冷凝器中。
和现有技术一样，斜盘8的表面8c，8d上的滑动膜C对斜盘8和滑履9a，9b具有抗卡咬性。特别地，由于滑动膜C中的PAI树脂含有的酰亚胺基多于酰胺基，PAI树脂具有高的玻璃化温度和高拉伸强度。因此，该滑动膜在不利条件下能提高滑动性能。
发明人进行了关于前述效果的下列测试。以下列方式制造传统PAI树脂。S卩，结构式I表示的I，2，4-苯三酸酐(TMA)与结构式2表示的4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI) 发生反应。因此制备的PAI树脂具有相同数量的酰亚胺基和酰胺基，如结构式3所示。
结构式I
权利要求
1.一种压缩机，包括第一构件，该第一构件具有第一滑动面；第二构件，该第二构件具有第二滑动面，第一滑动面和第二滑动面相互滑动；和滑动膜，该滑动膜形成于第一和第二滑动面的至少一个表面上，该滑动膜由包含固体润滑剂的聚酰胺一酰亚胺树脂形成，其特征在于作为聚酰胺一酰亚胺树脂原材料的异氰酸酯组分含有5%-90%摩尔的3，3’ -二甲基联苯-4, 4，- 二异氰酸酯；聚酰胺一酰亚胺树脂的玻璃化转变温度不低于290°C ；聚酰胺一酰亚胺树脂的数均分子量不小于20000 ;和聚酰胺一酰亚胺树脂在室温下的拉伸强度不低于200MPa，并且所述聚酰胺-酰亚胺树脂包含的酰亚胺基多于酰胺基，其中第一构件和第二构件中的至少一个由铝基金属制成，滑动膜形成于该铝基金属上，中间具有由阳极化铝形成的中间层。
2.根据权利要求I所述的压缩机，其特征在于所述固体润滑剂含有聚四氟乙烯。
3.根据权利要求I所述的压缩机，其特征在于中间层的厚度不小于3微米。
4.根据权利要求1-3任一项所述的压缩机，其特征在于包括壳体，吸气腔、排气腔和缸膛限定于该壳体中；驱动轴，该驱动轴被壳体可旋转地支撑；活塞，该活塞容纳于缸膛中，活塞在缸膛中往复运动并在缸膛中限定了压缩腔；和斜盘，该斜盘通过滑履与活塞连接，从而将驱动轴的旋转运动转变成活塞的往复运动， 所述的第一构件包括滑履，第二构件包括斜盘和活塞中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于斜盘、活塞和滑履中的至少一个由铝基金属制成。
6.根据权利要求1-3任一项所述的压缩机，其特征在于包括壳体，吸气腔、排气腔和缸膛限定于该壳体中；驱动轴，该驱动轴被壳体可旋转地支撑；活塞，该活塞容纳于缸膛中，活塞在缸膛中往复运动并在缸膛中限定了压缩腔；和斜盘，该斜盘通过滑履与活塞连接，从而将驱动轴的旋转运动转变成活塞的往复运动， 所述的第一构件包括壳体，第二构件包括活塞和驱动轴中的至少一个。
7.根据权利要求6所述的压缩机，其特征在于活塞、驱动轴和壳体中的至少一个由铝基金属制成。
8.根据权利要求1-3任一项所述的压缩机，其特征在于包括壳体，吸气腔、排气腔和缸膛限定于该壳体中；驱动轴，该驱动轴被壳体可旋转地支撑；活塞，该活塞容纳于缸膛中，活塞在缸膛中往复运动并在缸膛中限定了压缩腔；和斜盘，该斜盘通过滑履与活塞连接，从而将驱动轴的旋转运动转变成活塞的往复运动， 其中所述第一构件包括具有旋转限制器的活塞，该旋转限制器具有第一滑动表面，所述第二构件包括具有作为第二滑动面的圆周面的斜盘。
9.根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于活塞或斜盘由铝基金属制成。
10.根据权利要求1-3任一项所述的压缩机，其特征在于包括壳体，吸气腔、排气腔和缸膛限定于该壳体中；驱动轴，该驱动轴被壳体可旋转地支撑；活塞，该活塞容纳于缸膛中，活塞在缸膛中往复运动并在缸膛中限定了压缩腔；斜盘，该斜盘通过滑履与活塞连接，从而将驱动轴的旋转运动转变成活塞的往复运动，和旋转阀，该旋转阀被壳体可旋转地支撑，旋转阀与驱动轴一体旋转，压缩腔通过该旋转阀与吸气腔连接，其中所述第一构件包括壳体，所述第二构件包括旋转阀。
11.根据权利要求10所述的压缩机，其特征在于壳体或旋转阀由铝基金属制成。
全文摘要
一种压缩机具有斜盘和滑履。斜盘的表面在滑履的表面上滑动。一滑动膜形成于斜盘的每一表面上。滑动膜由至少包含固体润滑剂的聚酰胺－酰亚胺树脂制成。该聚酰胺－酰亚胺树脂的玻璃化温度是270℃，在室温下的拉伸强度是200MPa，或者酰亚胺基多于酰胺基。当斜盘的基体部分由铝基金属制成时，滑动膜形成于基体部分上，并且阳极化铝中间层形成于滑动膜和基体部分之间。
文档编号F01B3/00GK102979694SQ20121057065
公开日2013年3月20日 申请日期2004年6月18日 优先权日2003年6月19日
发明者杉冈隆弘, 杉浦学, 星田隆宏, 大迫真实, 下俊久, 村濑仁俊, 加藤崇行 申请人:株式会社丰田自动织机