专利名称：变量式压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于汽车空调器的压缩机，特别是采用斜盘来改变排量的变量式压缩机。
变量式压缩机是一种在其结构上能使其排量改变的压缩机。斜盘式压缩机是一种典型的变量式压缩机。一种典型的斜盘式压缩机包括一驱动轴、一斜盘和柱塞。斜盘(包括将斜盘组配到连接片所成的结构)被安装并支承在驱动轴上，以使其与轴整体旋转。柱塞装在缸筒内并与斜盘组配在一起。斜盘的旋转运动被转换成柱塞的直线往复运动。柱塞的往复移动压缩被吸入缸筒中的流体。斜盘相对于驱动轴倾斜程度改变了柱塞的往复行程，也就改变了压缩机的排量。
日本实用新型专利说明书62-87678描述了一种典型的斜盘式压缩机。在这种压缩机中，连接斜盘至驱动轴的结构很简单。如图8所示，斜盘60具有一凸台60a。孔62的壁穿过包括圆拱形表面62a的凸台60a。通过将轴61插入孔62而将斜盘60装配在驱动轴61上。斜盘60的径向位置由孔62的壁和驱动轴61之间的局部接触来限定。孔62壁上的圆拱形表面62a允许斜盘是倾斜的。该压缩的特征在于孔62，它取代了现有技术中的滑动件和销子，以使斜盘的倾斜在预定的范围之内。孔62的拱形表面62a和驱动轴61之间的接触引导斜盘60倾斜并使限制倾斜量在预定的范围内。柱塞63装配在斜盘60和往复运动于其中的缸孔64中。柱塞63的往复运动压缩相关缸筒64中被吸入的流体。
在上述说明书中描述的压缩机中，柱塞的压缩作用产生了作用于斜盘60的力矩。一个由细长孔65和销子66构成的铰接机构67被设置，以便与驱动轴61相接触的圆拱形表面62a一起承受这个力矩。然而，当斜盘60的倾斜量发生改变时，驱动轴61和圆拱形表面62a之间的接触点在预定的范围内沿轴向移动。排量限定了驱动轴61和圆拱形表面62a之间的接触直线。在驱动轴61和圆拱形表面62a之间产生的应力沿接触线相对较大。另外，接触线的范围相对较长且在每一个点上是无限制地反复接触。这将在驱动轴61和圆拱形表面62a之间产生磨损。这将会妨碍斜盘60精确和平滑地倾斜。
本发明的一个主要目的是提供一种具有简单结构能使斜盘倾斜平滑的斜盘式变量压缩机。
为了实现本发明提出的上述的和其它的目的，本发明提供了一种变量式压缩机。该压缩机具有支承在驱动轴上的一个斜盘，其中斜盘包括一个凸台。压缩机包括一个安装在驱动轴上的转子，一个铰接机构将斜盘与转子相连接，在上述驱动轴上至少设置一个缸孔，在每一个缸孔中至少装有一个作往复运动的柱塞。并与斜盘装配在一起，在斜盘的波动旋转作用下，每一个柱塞做往复运动。该压缩机包括一个给缸孔供气的吸入腔，一个从缸孔向外排气的排放腔，其中从吸入腔供给缸筒中的气体被每一个柱塞压缩，并在每个柱塞的往复运动后从缸筒中排至排放腔，在凸台的中央开设一个孔，该孔具有一对延伸穿过该凸台相交的锥形壁并且在两锥形壁之间形成斜角断面，通过将驱动轴插入该孔中而将斜盘安装在该驱动轴上，由于该孔的作用，斜盘可相对于驱动轴的轴线倾斜，通过铰接机构的作用，驱动轴的旋转变为斜盘的旋转和摆动，斜盘被设置成可沿驱动轴的轴线方向移动并相对于驱动轴的轴线在预定范围内倾斜，以改变从缸筒中排放气体的体积，一支承装置用于减低驱动轴和孔的倾斜部分之间产生的应力，所述的支承装置设置在驱动轴和倾斜部分之间。
本发明的特点，特别是根据后面的权利要求书的特点相信是具有新颖性的。本发明及其发明目的和优点，可以参考下面的附图并结合本发明的最佳实施例的详细描述被很好的理解。
图1是根据本发明第一实施例的压缩机剖面图；图2是局部放大图，示出了驱动轴和支承元件之间的啮合关系；图3是图2所示驱动轴和支承元件啮合的一个附加视图；图4是根据本发明第二个实施例的压缩机中所采用驱动轴和支承元件啮合的局部剖视图；图5是图4所示驱动轴和支承元件啮合的附加视图；图6是根据本发明第三个实施例的压缩机中所采用的驱动轴和支承元件啮合的局部放大剖视图；图7是图6所示驱动轴和支承元件啮合的附加视图；图8是现有技术中压缩机的剖示图。
参见图1至3，图中示出了根据本发明的可变排量压缩机的第一实施例。
如图1所示，该压缩机具有一缸体1，一前盖2和一后壳3。前盖2被固定在缸体1的前端。后盖3连同其间的阀板4被固定在缸体1的后端。一驱动轴6延伸穿过前盖2和缸体1的中央。轴承7a和7b设置在前盖2和缸体1中，分别可旋转地支承驱动轴6。通过曲柄腔5延伸的驱动轴6被限定在缸体1和前盖2之间。多个缸筒8围绕驱动轴延伸穿过缸体1。柱塞9可往复运动地装于每个缸筒8中。
转子10在曲柄腔中固定在驱动轴6上。一轴承19可使转子10相对于前盖2转动。斜盘11以可相对于轴6的轴线倾斜的方式支承于轴6上。斜盘11的中央设置的凸台11c。一具有一对锥形壁的孔20延伸穿过凸台11c。斜盘11通过将轴6穿过孔20而被装于轴6上。
在转子10和斜盘11之间设置有一螺旋弹簧12，它将斜盘11压向缸体1。每一个柱塞9通过一对靴14与斜盘11周边部分相联接。每个靴14具有半球形表面14a。每个柱塞9限定的曲形表面9a以容纳每个靴头14的球形表面14a。
斜盘11通过一铰接机构50与转子10相配接。铰接机构50包括一个托架15，一个导向销16和一个支臂17。托架15从斜盘11的前端突出，导向销16被固定在托架15上。支臂17从转子10的后端突出来并与驱动轴6平行。一球形体16a设置在导向销16的末端。在支臂17a上限定了一个导向孔17a。如图1所示，导向孔17a的轴线相对于驱动轴6的轴线是倾斜的。球形体16a可滑动地装配在导向孔17a中。当斜盘11被倾斜时，导向孔17a被倾斜的轴线实质上限制了每一个柱塞9的顶部死点中心之位移。
一个止挡环13被装在靠近轴承7b的驱动轴6上。一个平底孔表面11b被限定在凸台11c的后端。平底孔平面11b和止挡环13之间的交界限定了斜盘11的向后位移量。一个突起件11a从斜盘11的前端突起。该突起件11a和转子10的后表面10a限定了斜盘11朝压缩机前方的倾斜量。
一个吸入腔30和排放腔31被限定在后盖3中。阀板4为每一个缸筒8设置有吸气口32和排放口33。压缩腔由每一个缸筒8中柱塞9和阀板4之间的空间来限定。压缩腔通过吸气口32和排气口33分别与吸入腔30和排放腔31相连接。制冷气体被引入吸气腔30、排气腔31和压缩腔。一吸气阀(未示出)被设置在每个吸入口32中，以便对应于相关柱塞9的往复运动有选择地开启和闭合吸入口32。一排气阀(未示出)设置在每个排气口33中，以便对应于相关塞9的往复运动有选择地开启和关闭排气口33。一个保持器34设置在每个排气口33上，以限制相关的排气阀的移动。一控制阀(未示出)设置在后盖3上以调节曲柄腔5中的压力。
如图2所示，该孔20具有一倾斜的中心截面，它包括一交叉点20e，该点处的孔20的直径为最小。一楔形的第一表面20b从该交叉点20e朝孔20的前端延伸。同时楔形第2表面从该交叉点20e朝孔20的后端延伸。第一表面20b和凸台11c轴线间的夹角要小于第二表面20c和相同轴线间的夹角。每个表面20b、20c的倾斜量允许了斜盘11的倾斜量。第一表面20b是楔形的。它与驱动轴6之间产生的活动角θ1在10～15度的范围内。第二表面20c也是楔形的，它与驱动轴6之间产生的活角θ2为1～2度，一对相向的限止表面20d设置在孔20的壁上。
如图1所示，支承元件41设置在孔壁20和驱动轴6之间的孔20的倾斜中心截面上。支承元件41所处的位置相对于轴6而言正好在直径上与铰接机构50相对。如图2所示，一个球形曲面座20a设置在孔20的壁上，以容纳支承元件41。支承元件41为半球形，它具有球形表面41a和圆柱形表面41b。该球形表面41a被装入曲面座20a中。柱形表面41b的形状与驱动轴6的外表面相对应，能使表面41b与轴6啮合在一起。
当压缩机运转时，驱动轴6与斜盘11一起旋转。斜盘11的波轮转动通过相应的靴头14被转换成每个柱塞9在其相应缸中的往复运动。制冷剂气体被相关柱塞9的往复运动从吸气腔30吸入由缸筒8限定的压缩腔。制冷剂气体在压缩腔中被压缩，然后排放至排气腔31。排放至排气腔31中的制冷剂气体的体积可根据曲柄腔5中的压力来调节，该压力由控制阀来控制。
当曲柄腔5中的压力被控制阀控制从图1所示状态升高时，作用在每个柱塞9的后端的压力也增大。这将减小斜盘11相对于驱动轴6轴线的倾斜量。在另一方面，铰接机构50的球体16a按反时针方向沿着导向孔17a的壁滑向驱动轴6的轴线，如图1中所示，被支承元件41支撑着的斜盘11在螺旋弹簧12的作用下沿轴6移动。在斜盘11移动时，支承元件41的柱形表面41b与驱动轴6之间保持接触。这个作用使得斜盘11的平面相对于轴6的轴线接近于垂直。斜盘11倾斜的变化缩短了每个柱塞9的行程。也就减少了压缩机排量。当斜盘11的平底孔表面11b顶在止档环13上时，压缩机排量变为最小。
当压缩机排量小了以后，如果控制阀降低了曲柄腔5中的压力，作用在每个柱塞9后端的压力将减小。这将增加斜盘11相对于驱动轴6轴线的倾斜量。另一方面，铰接机构50的球形体16a将按顺时针方向沿着导向孔17a的壁从驱动轴6的轴线滑开，如图1所示，同时由支承元件41支撑着的斜盘11将克服螺旋弹簧的力沿轴6倾斜和移动。由于斜盘的倾斜，驱动轴6和支承元件41的柱形表面被保持接触。这一作用增大了斜盘11相对轴6的倾斜度。斜盘11倾斜量的变化增长了每个柱塞9的行程，也就增加了压缩机的排量。当斜盘11的突起件11a顶住转子10的后表面10a时，压缩机的排量变为最大。
当斜盘的倾斜量改变时，设在孔20中的支承元件41的柱形表面41b会沿着驱动轴6的外表面滑动。这防止了孔20与驱动轴6的直接接触。这样，在这种结构中没有线接触。也就没有沿线产生的应力。斜盘11和支承元件41之间的接触为球形区域接触，支承元件41和驱动轴6之间的接触为柱形区域接触所取代。相应地，驱动轴6和孔20的壁之间的磨损也被上述这种简单的结构所消除。
在这个实施例中，可以很简单地采用装入支承元件41的曲面座20a，而不管铰接机构50的型式。这样，所增加的加工工艺就是在孔20壁的倾斜中心截面上加工单一定位结构这一步骤，使本发明获得了其好的效果。这使得制造压缩机所需步骤的总数量为最少。
参见图4和5，它们示出了根据本发明的斜盘式变量压缩机的第二实施例。在包括这个实施例的下面各实施例中，与第一实施例中所使用的标号相同的部件仍用同一标记表示。不同的部分将在后面给予描述。
如图4和5所示，驱动轴6被加工出一个平板表面6a。在孔17a的轴线与轴6的轴线相交点附近加工有平的表面42a。在这个实施例中，支承元件42包括一球形表面42a和平的表面42b。球形表面42a被装入曲面座20a时，平面42b也与平板表面6a相啮合。在第一实施例中获得的优点在这个实施例中也同样能获得。
在这个实施例中驱动轴6的外表面需要加工。然而，在这个实施例中，扭矩不仅仅在铰接机构50和斜盘11之间传递，而且也在驱动轴6和斜盘11之间传递。这种结构允许铰接机构50降低其强度，只要能满足传递扭矩的需要就行。
参见图6和7，后面将参照附图描述根据本发明的斜盘式变量压缩机的第三实施例。
如图6和7所示，在该实施例中采用了球形支承元件43。在驱动轴6上设置了一细长形的槽6b。该槽的横截面具有相应于支承元件43的球形表面的形状。支承元件43的一部分被装在曲形座20a内，同时该元件的另一部分被装在该槽6b中。第一和第二实施例中的优点在本实施例中同样能获得。
在本实施例中，支承元件43和细长槽6b之间限定了直线接触，沿线有应力产生。然而，支承元件43可在细长槽6b中自由滚动。这样可以在支承元件43和槽6b彼此接触的部分显著地降低磨损。
尽管在这里只描述了本发明的三个实施例，但可以很清楚地看到，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本领域技术人员可以做出各种特殊形式的改变。本发明的例子和实施例可用来解释但不被限制，本发明也不受这里给出细节的限制，且可以在所附权利要求的范围内做出改进。
权利要求
1.一种变量压缩机包括一支承在驱动轴(6)上的斜盘(11)，一安装在驱动轴(6)上的转子(10)，一将斜盘(11)与转子(10)连接起来的铰接机构(50)，设置在驱动轴(6)周围的至少一个缸筒(8)，至少一个装在上述缸筒(8)中作往复运动的柱塞(9)，一为缸筒(8)供给气体的吸气腔(30)，一从缸筒(8)中接收气体的排气腔(31)，其中斜盘(11)具有包括孔(20)的凸台(11c)，该孔(20)具有延伸穿过凸台(11c)的一对锥形壁(20b，20c)和位于锥形壁(20b、20c)之间的倾斜截面(20e)，其中通过将轴(6)穿过孔(20)而将斜盘(11)安装在驱动轴(6)上，借助孔(20)的作用，斜盘(11)可相对驱动轴(6)的轴线倾斜，而且借助铰接机构(50)的作用，斜盘(11)可与驱动轴(6)的旋转一起旋转和摆动，在斜盘(11)的摇摆转动作用下，斜盘(11)与每个柱塞(9)装配在一起并使其往复运动，从吸气腔(30)提供给缸筒(8)的气体被每个柱塞依次压缩，然后在每个柱塞(9)相应的往复运动下从缸筒(8)中排放至排气腔(31)，斜盘(11)被设置成可沿驱动轴(6)的轴线方向移动并可相对于轴线(6)在预定的范围内倾斜，以便改变从缸筒(8)中排放气体的体积，所述的压缩机的特征在于一个孔(20)和驱动轴(6)的支承装置(20a，41、42、43)，其中所述的支承装置(20a、41)被设置在驱动轴(6)和倾斜截面(20e)之间。
2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述的支承装置包括设置在驱动轴(6)和孔(20)的倾斜截面(20e)之间的支承元件(41、42)，支承元件(41、42)包括一球形表面(41a、42a)和与该球形表面相对设置的其它表面(41b，42b)，一球形曲面座(20a)用于容纳支承元件(41、42)的球形表面(41a、42a)，该座(20a)在倾斜截面(20e)上形成，另一个表面(41b，42b)具有的形状与驱动轴(6)的外表面形状相适应，该形状能使该表面(41b，42b)与驱动轴(6)相啮合。
3.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于所述支承元件(41)的另一表面包括与驱动轴(6)的柱形外表面相适应的柱形表面(41b)。
4.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于所述的驱动轴(6)在其沿驱动轴(6)延伸的外表面上具有一平板表面(6a)，所述支承元件(42)的另一表面包括一平的表面(42b)，该平面(42b)可与平板表面(6a)相啮合。
5.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述的支承装置包括设置在驱动轴(6)和孔(20)的倾斜截面(20e)之间的支承元件(43)，该支承元件(43)为一个球形支承件，一个球形曲面支座(20a)用于容纳球形支承件(43)的一部分，支座(20a)在倾斜截面(20e)上形成，该驱动轴(6)具有在其沿轴(6)延伸的外表面上形成的细长槽(6b)，所述的细长槽(6b)具有与球形支承件相对应部分适合的截面。
6.如前述任何之一权利要求所述的压缩机，其特征在于所述的压缩机还包括一对靴(14)，用于将每个柱塞(9)与斜盘(11)相连接。
7.如前述任何之一权利要求所述的压缩机，其特征在于所述的铰接机构(50)包括一支架(15)，一导向销(16)和一支臂(17)，其中该支架(15)从斜盘(11)的一侧突出，导向销(16)被固定在支架(15)上，并在该销的末端具有一球形体(16a)，支臂(17)从转子(10)的一端突出并包括一导向孔(17a)，同时球形体(16a)可滑动地装在导向孔(17a)中。
8.如前述任何一权利要求所述的压缩机，其特征在于所述的孔(20)包括第一端和相对于第一端的第二端，所述孔(20)的倾斜截面(20e)包括一个相交点，所述的锥形壁包括一从相交点向第一端延伸的楔形第一表面(20b)和一从相交点向第二端延伸的楔形第表面(20c)。
9.如权利要求8所述的压缩机，其特征在于所述的第一表面(20b)与凸台(11c)的轴线彼此间形成一第一角，所述的第二表面(20c)和该轴线形成一第二角，所述的第一角要小于第二角，第一角和第二角允许斜盘(11)不受妨碍地倾斜。
10.如权利要求9所述的压缩机，其特征在于所述第一角包括一可在10度至15度范围内的活动角(θ1)，所述第二角包括一可在1度至2度间变化活动角(θ2)。
全文摘要
一种用于空调器的变量压缩机，它设有可改变其排量的倾斜的斜盘(11)。一驱动轴(6)穿过斜盘(11)的凸台(11c)。在凸台(11c)上由一对相交的锥形壁(20b、20c)限定了一孔(20)。斜盘(11)的位置由孔(20)的壁和驱动轴(6)来限定。孔(20)的壁允许斜盘(11)不受妨碍地倾斜。一支承元件(41)被设置在由孔(20)的壁限定的倾斜截面(20e)的中央。支承元件(41)被设置在相对于驱动轴(6)相反于铰接机构(50)的位置上。一曲面支座(20a)被设置在凸台(11c)上，在该位置装入支承元件(41)。支承元件(41)包括一与驱动轴(6)的外表面相啮合的柱形表面。
文档编号F04B27/08GK1154442SQ9611898
公开日1997年7月16日 申请日期1996年11月23日 优先权日1996年11月23日
发明者太田雅树, 冈留洋一, 滨崎胜, 小林久和 申请人:株式会社丰田自动织机制作所