专利名称：可变容量压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可变容量压缩机，更详细地说，是一种与凸轮盘和斜盘等的旋转盘一体旋转，而使活塞做往复运动的可变容量压缩机。
在车辆的空调用斜盘型压缩机中，从外部致冷剂回路导入的致冷剂气体经过吸入室送至压缩室内，在该压缩室内经活塞进行压缩后，通过排出室排出到外部。在曲轴室内，通过与凸轮盘对置的铰接机构连接的斜盘形成可相对于驱动轴倾斜运动的结构。斜盘通过滑靴连接在活塞上，根据斜盘的倾斜角度来决定活塞的冲程，即，压缩机的容量。
在活塞的前面，作用有吸入室一侧的气体压力，而在其背面则作用有曲轴室内的气体压力，通过这两个气体压力平衡的变化来变更斜盘的倾角。因此，通过控制曲轴室内的气体压力，就可以使作用于活塞背面的压力产生变化，从面可变地控制适合于车辆内温度的压缩机容量。
特开平6-264865号公报中公开有上述的可变容量压缩机。在该压缩机中，在与驱动轴成一体旋转的凸轮盘以及与该凸轮盘邻接配置的斜盘中的一方上形成有长孔，在另一方上设置有销。销插入到长孔内，从而构成将驱动轴的力矩传递到斜盘上的机构，同时也形成有允许斜盘倾角变化的铰接机构。
然而，在上述铰接机构中，不仅仅在于长孔、销所花费的工夫，而且还必须有防止插入长孔中的销脱落的挡圈等，因此制造复杂，并且随着部件数目的增加，使得制造费用上升，这些都有待于改善。另外，安装在斜盘上的销一般由铁制成，这还使得压缩机的重量增大。
再有，销以及长孔与销的轴线方向平行，在活塞每次压缩气体时，作用在斜盘上的轴向载荷使得悬臂的销受弯曲力矩的作用。为此，斜盘在其厚度方向上有很强的短时倾斜，从而使得销的受力点也必然产生变化。因此，在压缩机高速并且高压缩比运行时，伴随着斜盘倾角的变化，容易产生销以及长孔的周缘之间的磨损，如上述这样的销，长孔周缘以及销上产生磨损。会影响到旋转力矩以及倾角两个方面，从而为斜盘的运动带来恶劣影响。
另外，斜盘中心部形成的孔内周缘与驱动轴的外周面相接触。因此，伴随着斜盘的运动，孔的端缘处在与驱动轴的外周面相接触的状态，斜盘在驱动轴上滑动。随着压缩机的长期使用，斜盘的中心孔内的内周缘以及与此接触的驱动轴的外周面会产生磨损，从而使得斜盘不能有相对于曲轴室内压力的正确响应的倾斜运动。因此，会出现压缩机的与车内温度对应的正确动作的障碍。
本发明为了克服上述问题，其主要目的是提供一种能够相对于外部温度有正确响应地来变化容量的压缩机。
本发明的另一目的是提供一种制造简单、制造费用低的压缩机。
本发明的再一个目的是提供一种重量轻的压缩机。
为了完成上述发明目的，本发明提供了一种在驱动轴上设置有与该驱动轴成一体旋转的旋转盘，将驱动轴的旋转变换为与该旋转盘相连接的活塞的往复运动的压缩机的改进。该压缩机带有安装在驱动轴上的、与驱动轴一体旋转的凸轮盘，上述凸轮盘以及旋转盘中的一方带有沟槽，而另一方则带有在沟槽的长度方向上导向的固定体，上述沟槽沿着旋转盘的旋转方向延伸，并且带有在旋转盘的厚度方向上相隔开的一对侧壁，上述固定体带有大致与两侧壁的间隔相等的宽度。
图1是本发明的可变容量压缩机的剖视图。
图2是与压缩机的凸轮盘的斜盘相连的铰接机构的侧视图。
图3是铰接机构的俯视图。
图4是铰接机构另一实施例的俯视图。
图5是防止铰接机构脱开的机构的侧视图。
图6是沿图5中6-6线的俯视部视图，示出了防止铰接机构脱开的机构。
图7是防止铰接机构脱开的机构的另一实施例的俯视剖视图。
图8是表示斜盘安装孔的内周缘部与驱动轴的外周部相配合的状态的侧视剖视图。
下面参照
本发明的实施例。
在图1中，缸体1的前端面上接合有前盖2，缸体1的后端而上通过阀板4接合有后盖3。缸体1及前盖2上形成有曲轴室5。在曲轴室5内延伸的驱动轴6通过轴承7a、7b支承。缸体1中以驱动轴6为中心等角度形成有多个缸孔8，各个缸孔8中可滑动地配置着活塞9。
曲轴室5内，凸轮盘10固定在驱动轴6上，同时，通过前盖2由轴承19支承着。
圆盘状的斜盘11支承在凸轮盘10后方的驱动轴6上，斜盘11由铝合金材料制成，形成于其中心部的插通孔20的内周壁通过与驱动轴6的外周面的配合而使斜盘11安装在驱动轴6上。另外，斜盘11通过铰接机构H连接在凸轮盘10上，与驱动轴6一体旋转，同时可以相对于驱动轴6的轴线方向倾斜运动。
图8具体表示出了本发明插通孔20的结构。插通孔20带有使斜盘11在很宽的角度范围内有效倾斜的结构，它在轴线方向弯曲形成。更详细地说，插通孔20允许斜盘11的倾角以相对于驱动轴6的轴线的与铰接机构H相反一侧的枢轴轴线Y为中心，在整个控制范围内变化。
在插通孔20的内周面中，向最靠内部突出的支承部20a以旋转轴Y为中心形成弧状，驱动轴6的周面决定出相对于该支承部20a而冲接的斜盘11的圆周方向的位置。夹着支承部20a的最小倾角一侧以及最大倾角一侧的内周面20b、20c形成对峙，两内周面20b、20c上分别带有10-15度的富余角θ1以及1-2度的余裕角θ2。插通孔20的两侧部上形成有平坦的限制面20d。另外，点划线表示斜盘11最大倾角以及最小倾角时驱动轴6的位置。
如图1所示，斜盘11通过凸轮盘10及斜盘11之间配置的螺旋弹簧12向后方施压。各活塞9上形成有相互对峙的一对凹部，在该凹部内分别收容有一对半球状的滑靴14，滑靴14从前和后对着斜盘11的外周部接触。活塞9相对于斜盘11通过滑靴14连接，随着斜盘11的旋转而在缸孔8内往复运动。
斜盘11旋转，使活塞9在上死点及下死点之间往复运动。在图1中，活塞9处于上死点，将压缩室内压缩的致冷剂气体排出到排出室31中。另外，图中未示的其它活塞9中的一个位于下死点附近。在活塞9位于下死点时，通过吸入室30将致冷剂气体导入压缩室31内。在本说明书中，斜盘11的“上死点”意味着让活塞9向上死点运动的斜盘11的位置，而斜盘11的“下死点”则意味着让活塞9向下死点运动的斜盘11的位置。
斜盘11旋转，让活塞9压缩致冷剂气体时，斜盘11通过活塞9受到压缩反力。该反力在斜盘11的上死点以及从该上死点旋转到先行一侧的一定区域T(图3)中有最大的作用。下文将该一定区域称为“压缩载荷高作用区域”。
在后盖3内形成有吸入室30以及排出室31。在阀板4中形成有吸入口32以及排出口33。在阀板4及活塞9之间形成的压缩室通过吸入口32及排出口33分别与吸入室30以及排出室31连通。另外，后盖3内配置有图中未示的调整曲轴室5中压力的控制阀。
如图2及图3所示，在斜盘11的前面，配置有构成铰接机构H的臂15，将上死点P以及下死点相连接，并且跨越通过驱动轴6轴线的主平面左右对称地设置着。凸轮盘10的上部后面形成有支承两臂15的一对配合槽17。各臂15带有包容压缩载荷高作用区域T的足够宽的头部16。头部16的前端设置有由凸曲面构成的柱面16a，该柱面16a垂直于斜盘11延伸。
凸轮盘10的配合槽17的底面与柱面16a平行延伸，直到驱动轴6的附近再向后方延伸。配合槽17由与柱面16a滑动连接的决定活塞上死点的导向壁17a以及夹着该导向壁17a对峙的一对侧壁17b构成。两侧壁17b的间隔设定成大致等于臂的头部16的宽度，在该侧壁17b上滑动连接着臂的头部16的两端面。
在上述结构的压缩机驱动时，与驱动轴6一起的斜盘11旋转，通过滑靴14而使活塞9在缸孔8内往复运动。由此使从吸入室30吸入到压缩室内的致冷剂气体压缩，之后排出到排出室31中。这时，排出到排出室31中的致冷剂气体的容量通过控制阀根据曲轴室5内温度的调整来控制斜盘11的倾角而得以控制。
通过控制阀的压力调整使曲轴室5内升压时，作用在多个活塞9的前端面上的压力上升，则斜盘11的倾角减小。更详细地说，构成铰接机构H的臂15的头部16逆时针方向转动，柱面16a从外方向接近驱动轴的方向朝着配合槽17的导向壁17a滑动。同时，斜盘11以旋转轴Y为中心倾斜运动，在螺旋弹簧的压力下向后方移动。由此使斜盘11的倾角变小，从而减小活塞9的冲程，同时减小了压缩机的容量。压缩机的最小容量通过形成于插通孔20的后端凸缘上的座面11b与挡圈13的接触来限制。
在上述压缩机小容量运转的状态下，通过控制阀的压力调整使曲轴室5内减压，作用在多个活塞9的前端面上的压力降低，斜盘11的倾角增大。更详细地说，臂15的头部16顺时针方向旋转，柱面16a沿着配合槽17的导向壁17a离开驱动轴6的方向滑动。同时斜盘11以旋转轴Y为中心倾斜运动，克服螺旋弹簧的力而向前方移动。由此使得斜盘11的倾角变大，从而使活塞9的冲程增大，同时使压缩机的容量增大。压缩机的最大容量通过斜盘11前面的突面11a与凸轮盘10的后面10a相接触来限制。
上述铰接机构H由于使比斜盘11更突出的臂15以及形成于凸轮盘10上的配合槽17成为了主要要素，因此能够避免复杂的结构，使结构变得极为简单。
另外，形成柱面16a的圆弧面与导向壁17a之间安装了滑靴18，从而使柱面16a的加工变得容易，同时，柱面16a与滑靴18形成面接触，两者的磨损减少。
包括作用在斜盘11上的压缩载荷高作用区域T的柱面16a整个宽度由配合槽17的导向壁17a与凸缘17b来承受。因此，即使在作用于斜盘11上的载荷作用点移动的情况下也不会产生斜盘11的意外倾斜。
与斜盘11成一体的臂15由于由与斜盘同样的铝合金构成，与使用由铁制成的销的以往产品相比，促进了压缩机的轻量化。再有，形成柱面16a的凸曲面的曲率半径由于与以往的销相比较设定得非常大，从而能够降低导向壁17a与接触面之间的压力。
由于插通孔20向驱动轴6的轴线方向弯曲，斜盘11可以在驱动轴6上导向的整个控制范围内变换倾角。在这种结构中，作用在斜盘11上的力矩支承困难。本发明的铰接机构H则能够可靠地支承作用在斜盘11上的力矩。
如图5及图6所示，臂15的头部16的凸曲面中心形成有与柱面16a同一方向延伸的小孔41，在该小孔41内配置有销42。在配合槽17的侧壁17b的内侧面上刻有与小孔41圆周轨迹的一部分相对应的承受槽43。从小孔41突出的销42的端部插入到承受槽43内，销42由于使臂15固定在凸轮盘10上，因此在压缩机停止，作用在斜盘11上的载荷消失时，通过臂15的头部16的游动而能够事先防止由于振动使滑靴18脱落。
另外，图7表示了固定机构的一个变形例。在臂15的头部16上穿设有小孔41A，由该小孔41A中设置的弹簧44施压的球体42A进入到凸轮盘10的承受槽43A中。
图4表示了本发明的第二实施例。臂115位于比斜盘111的上死点P位置还靠近斜盘111先行旋转侧，换言之就是压缩排出侧的偏离位置。凸轮盘100在与臂115对应的位置上形成有支承臂115的配合槽117。臂115上形成有由凸曲面形成的柱面116a。柱面116a沿垂直于斜盘111方向延伸，具有覆盖作用在斜盘111上的压缩载荷高作用区域T的整个宽度的头部116。
上述实施例中的臂115的头部由于覆盖了斜盘111上作用有压缩载荷的区域，即，载荷高作用区域T的整个宽度，因此抑制了臂115的大型化，从而使压缩机轻量化。
权利要求
1.一种压缩机，它在驱动轴上设置有与该驱动轴成一体旋转的旋转盘，将驱动轴的旋转变换为与该旋转盘相连接的活塞在上死点及下死点之间直线往复运动，从而压缩气体，其特征在于该压缩机带有安装在驱动轴上的、与驱动轴一体旋转的凸轮盘，上述凸轮盘以及旋转盘中的一方带有沟槽，而另一方则带有在沟槽的长度方向上导向的固定体，上述沟槽沿着旋转盘的径向延伸，并且带有在旋转盘的周向上相隔开的一对侧壁，上述固定体带有大致与两侧壁的间隔相等的宽度。
2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述固定体包括从旋转盘的垂直方向延伸的臂，由形成于上述臂前端部，并且沿与驱动轴的轴线垂直方向延伸的柱体构成头部，上述头部的两侧面与同两侧面分别对应的侧壁滑动连接。
3.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于上述头部与斜盘上的将活塞保持在上死点及下死点的两个位置相连结，并且相对于通过驱动轴轴线的平面对称形成。
4.如权利要求3所述的压缩机，其特征在于在上述斜盘上让活塞保持在上死点位置以及从该位置沿斜盘旋转方向的一定区域内，受到了气体最大的压缩反力，上述头部具有覆盖上述一定区域的宽度。
5.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于上述头部与斜盘上的将活塞在上死点及下死点移动的两个位置相连结，并且在相对于通过驱动轴轴线的平面更向斜盘旋转方向一侧偏移形成的位置。
6.如权利要求5所述的压缩机，其特征在于在上述斜盘上让活塞保持在上死点位置以及从该位置沿斜盘旋转方向的一定区域内，受到了气体最大的压缩反力，上述头部具有覆盖上述一定区域的宽度。
7.如权利要求4所述的压缩机，其特征在于上述槽向着接近驱动轴的旋转盘倾斜。
8.如权利要求7所述的压缩机，其特征在于在上述臂头部的端面与槽的侧壁之间带有让臂在槽内移动同时将臂连接在凸轮盘上的机构。
9.如权利要求8所述的压缩机，其特征在于上述连接机构由形成于上述侧壁上的孔、形成于头部的孔、插入两孔内的销构成。
10.如权利要求8所述的压缩机，其特征在于上述连接机构由形成于上述侧壁上的孔、形成于头部的孔、设置在两孔中的一方内部的压缩弹簧、形成于压缩弹簧的前端并固定于另一方孔内的球构成。
11.如权利要求10所述的压缩机，其特征在于上述旋转盘是斜盘。
12.如权利要求11所述的压缩机，其特征在于上述斜盘以及臂由铝合金一体形成。
13.一种压缩机，它在曲轴室内的驱动轴上设置有与该驱动轴成一体旋转，并且根据曲轴室内的压力改变倾斜角的旋转盘，将驱动轴的旋转变换为与该旋转盘相连接的活塞在缸孔中的往复运动，从而将从吸入室导入压缩室内的气体进行压缩，排出到排出室中，其特征在于该压缩机具有安装在驱动轴上的、与驱动轴一体旋转的凸轮盘，从旋转盘的垂直方向延伸的臂，由形成于上述臂前端部并且沿与驱动轴的轴线垂直方向延伸的柱体构成头部，上述凸轮盘带有在旋转盘的旋转方向上延伸的沟槽，该槽沿旋转盘的旋转方向延伸，并且带有在旋转盘的厚度方向上相隔开的一对侧壁，上述头部的两侧面与同两侧面分别对应的侧壁滑动连接。
14.如权利要求13所述的压缩机，其特征在于在上述头部的端面与槽的侧壁之间带有让臂在槽内移动，同时将臂连接在凸轮盘上的机构。
15.如权利要求14所述的压缩机，其特征在于上述连接机构由形成于上述侧壁上的孔、形成于头部的孔、插入两孔内的销构成。
16.如权利要求14所述的压缩机，其特征在于上述连接机构由形成于上述侧壁上的孔、形成于头部的孔、设置在两孔中的一方内部的压缩弹簧、形成于压缩弹簧的前端并固定于另一方的孔内的球构成。
17.如权利要求16所述的压缩机，其特征在于上述旋转盘是斜盘。
18.如权利要求17所述的压缩机，其特征在于上述斜盘以及臂由铝合金一体形成。
19.如权利要求18所述的压缩机，其特征在于上述臂的头部以及凸轮盘之间设置有滑靴。
20.一种压缩机，它在驱动轴上设置有与该驱动轴成一体旋转的旋转盘，将驱动轴的旋转变换为与该旋转盘相连接的活塞在上死点及下死点之间的直线往复运动，从而压缩气体，其特征在于该压缩机带有安装在驱动轴上的、与驱动轴一体旋转的凸轮盘，从旋转盘的垂直方向延伸的臂，由形成于上述臂前端部，并且沿与驱动轴的轴线垂直方向延伸的柱体构成头部，上述凸轮盘带有在旋转盘的旋转方向上延伸的沟槽，该槽沿旋转盘的旋转方向延伸，并且带有在旋转盘的厚度方向上相隔开的一对侧壁，上述头部的两侧面与同两侧面分别对应的侧壁滑动连接，在上述斜盘上让活塞保持在上死点位置以及从该位置沿斜盘旋转方向的一定区域内，受到了气体最大的压缩反力，上述头部具有覆盖上述一定区域的宽度。
全文摘要
一种压缩机，它在曲轴室内的驱动轴上设置的斜盘与该驱动轴成一体旋转，并且根据曲轴室内的压力改变倾斜角，与斜盘连接的活塞随着斜盘的旋转在缸孔内作往复运动，从而将从吸入室导入压缩室内的气体进行压缩，排出到排出室中。所述驱动轴上固定有与驱动轴一体旋转的凸轮盘。上述凸轮盘带有在旋转板的旋转方向上延伸的沟槽，该槽沿旋转板的旋转方向延伸，并且带有在旋转板的厚度方向上相隔开的一对侧壁。斜盘上带有从旋转板的垂直方向延伸的臂，由形成于上述臂前端部，并且沿与驱动轴的轴线方向垂直延伸的柱体构成头部，两侧面与同两侧面分别对应的侧壁滑动连接。
文档编号F04B27/10GK1161413SQ9611898
公开日1997年10月8日 申请日期1996年11月23日 优先权日1995年11月24日
发明者太田雅树, 小林久和, 冈留洋一, 滨崎胜 申请人:株式会社丰田自动织机制作所