专利名称：单头旋转斜盘式压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于压缩冷却气体，例如在汽车的空调系统内的冷却气体的一种单头旋转斜盘式压缩机。本发明特别涉及压缩机中旋转斜盘与活塞之间的鞋形物的润滑问题。
一种已知的单头旋转斜盘式压缩机，见于日本未审查专利公开(Kokai)60-175783，例如，它包括一个箱体，箱体带有一个曲柄箱和一个平行的气缸，安置在每一个气缸上的用于压缩气缸内的冷却气体的活塞，一个与曲柄箱中的驱动轴相连的旋转斜盘，以及旋转斜盘与活塞之间的半球形鞋形物，以把旋转斜盘的旋转运动转化为活塞的往复运动。在这种压缩机中，每一个活塞都有一个活塞杆，每一个活塞杆都有一个轴承，轴承包括第一部分和第二部分以及连接第一部分和第二部分的轴向延伸的第三部分。轴承第一部分置于靠近气缸的一侧，轴承第二部分置于远离气缸的一侧。轴承第一部分和轴承第二部分有一个相对的表面，在这里形成一个半球形槽，半球形鞋形物的半球形表面置于半球形槽中。
在这种类型的压缩机中，当汽车长久不用时，由于制冷管路中的冷凝器、蒸发器和压缩机中的温差，压缩机中的曲柄箱中的冷却气体可能会凝固成液态或蒸发成气态。如果这种情况重复发生，压缩机中曲柄箱内冷却气体中的润滑油将流出压缩机，使得位于半球形鞋形物与旋转斜盘之间以及位于半球形鞋形物与轴承第一部分和轴承第二部分之间的滑动表面变得干燥。自从氟利昂替代物被用作冷却气体，更导致这种现象发生。这个问题以前不经常出现，据说是因为包含在冷却气体中的氯起到了一个与固体润滑剂同样的作用。
如果压缩机在曲柄箱中的润滑油流出压缩机而且滑动接触面变得干燥时启动，旋转斜盘可以得到润滑，因为在旋转斜盘旋转的过程中，它的周边可以携带曲柄箱底部的润滑油对旋转斜盘进行润滑，尽管曲柄箱底部的润滑油量很少。这就是说，当旋转斜盘旋转一周时，润滑油将充满旋转斜盘的整个周面。因此，润滑油可以润湿旋转斜盘与半球形鞋形物之间的滑动接触面，因此对于这些滑动接触面来说，不良的润滑状态在短时间内得到克服。
然而，当压缩机在不良润滑状态启动时，润滑油只能稍微进入半球形鞋形物与轴承第一部分与轴承第二部分之间的滑动接触面，由于润滑油起初只与暴露于曲柄箱中的半球形鞋形物的半球形表面的一部分接触，然后在旋转斜盘的旋转和半球形鞋形物的摆动过程中，使得润滑油充满半球形鞋形物与轴承第一部分与轴承第二部分之间的整个滑动接触面。因此，为使润滑油充分充满表面，就需要更多的时间。而且，在曲柄箱内流动和通过气缸和活塞之间的间隙渗漏出来的漏气中的润滑油雾主要供给半球形鞋形物与轴承第一部分与轴承第二部分之间的滑动接触面。因此，和旋转斜盘与半球形鞋形物之间的滑动接触面相比，润滑油不能充分充满半球形鞋形物与轴承第一部分与轴承第二部分之间的滑动接触面。
特别地，漏气很容易流到靠近气缸一侧的半球形鞋形物上，但是，漏气却不容易流到远离气缸一侧的半球形鞋形物上。这是由于旋转斜盘阻止了漏气的这种流动。因此，半球形鞋形物和远离气缸一侧的轴承第二部分之间的滑动接触面没有半球形鞋形物和靠近气缸一侧的轴承第一部分之间的滑动接触面润滑充分。因此，半球形鞋形物与位于远离气缸一侧的轴承第二部分之间的滑动接触面可能会发生磨损、氧化或堵塞。
本发明的目的是解决上面提到的问题，提供一种压缩机，其润滑油可以提供给半球形鞋形物与位于远离气缸一侧的轴承第二部分之间的滑动接触面，而当压缩机在不良润滑状态启动时，这个滑动接触面的润滑以前通常是非常困难的。
根据本发明，提供一种单头旋转斜盘式压缩机，它包括一个带有曲柄箱和平行气缸的箱体；在气缸内能够作往复运动以压缩气缸内冷却气体的活塞，每一个活塞在一端都有轴承第一部分和轴承第二部分以及连接第一部分和第二部分的轴向延伸的第三部分。轴承第一部分置于靠近气缸的一侧，轴承第二部分置于远离气缸的一侧。所说的轴承第一部分和轴承第二部分有一个相对的表面，在这里形成一个槽；一个驱动轴可转动地置于箱体中；一个与曲柄箱中的驱动轴相连的旋转斜盘；一个鞋形物可滑动置于旋转斜盘与槽中每一个轴承第一部分与轴承第二部分之间，以把旋转斜盘的旋转运动转化为活塞的往复运动；一个通油孔，延伸穿过轴承第二部分，使轴承第二部分的槽与曲柄箱之间流体联通。
在这种装置中，旋转斜盘由驱动轴旋转，活塞通过鞋形物作往复运动。这样在气缸内的冷却气体被压缩。当压缩机启动时，通过气缸与活塞之间的间隙，漏气进入曲柄箱。包含在冷却气体中的润滑油通过轴承第二部分内的通油孔进入鞋形物与位于远离气缸一侧的轴承第二部分之间的滑动接触面。因此这能够有效润滑压缩机的这一部分，而这一部分通常是很难提供足够的润滑油的。即使当汽车长久不用后再启动压缩机后也能够保证足够的润滑功能。
压缩机最好还包括一个穿过旋转斜盘的通孔，用于旋转斜盘一侧的曲柄箱的一部分与旋转斜盘另一侧的曲柄箱的另一部分之间的流体联通。
在这种装置中，当压缩机启动时，漏气在旋转斜盘一侧的曲柄箱的一部分内流动，通过旋转斜盘上的通孔从曲柄箱的这一部分流到旋转斜盘另一侧的曲柄箱的另一部分。这样漏气中的润滑油就通过轴承第二部分内的通油孔进入鞋形物与位于远离气缸一侧的轴承第二部分之间的滑动接触面。润滑功能快速而有效。
压缩机最好还包括一个凹穴，沿所说的通油孔的轴线位于轴承第一部分内的槽内。位于轴承第一部分的槽内的凹穴作为一个储油腔，能够使压缩机在停机时避免处于一种不良的润滑状态。当压缩机启动时，位于鞋形物与轴承第一部分的槽之间的滑动接触面可以由储存在凹槽中的润滑油来润滑。因为凹槽位于通油孔的轴线上，所以它很容易加工。
所说的鞋形物最好具有一个半球形形状，带有一个半球形表面和一个平面，所说的槽最好具有一个半球形形状，半球形鞋形物的半球形表面可滑动地安装在半球形槽内，半球形鞋形物的平面与旋转斜盘的周边滑动接触。随着在半球形槽中的旋转，半球形鞋形物可以作三维滑动，因此，即使旋转斜盘的倾角改变也能够保证稳定的滑动接触，提高了压缩机的可靠性。因此，通过鞋形物的旋转斜盘与活塞之间的滑动配合变得稳定。
压缩机最好还包括一个穿过鞋形物的平面与半球形表面的导孔。在这种装置中，一旦压缩机启动后，旋转斜盘的周边与储存在曲柄箱底部的润滑油接触，在旋转斜盘旋转一周期间润滑油就充满旋转斜盘的整个周边，润滑油可以进入位于半球形鞋形物的平面与旋转斜盘之间的滑动接触面。而且，通过鞋形物中的导孔，润滑油可以进入半球形鞋形物的半球形表面与轴承第一部分与轴承第二部分的半球形槽之间的滑动接触面。
导孔最好有一个第一端和一个相对的第二端，和其它部分相比，其第一端和第二端中至少有一端扩大。在鞋形物的平面部分上最好具有与导孔相连的径向延伸的沟槽。
被压缩的冷却气体最好包括1.1.1.2-四氟乙烯。
压缩机最好还包括一个位于活塞外表面的凹槽，使得漏气可以顺利地从气缸流入曲柄箱。
压缩机最好还包括一个与曲柄箱内的驱动轴相连的用于转动的套板，套板有一对指向旋转斜盘的支撑臂，支撑臂上有导孔；旋转斜盘上有一对指向套板的连接件，连接件可滑动地并可倾斜地安置于支撑臂的导孔中，使得旋转斜盘通过支撑臂以及连接件与套板饺接，从而使得旋转斜盘的倾角可以改变，以控制所说的压缩机的工作容积。
通过下面最佳实施例的描述，并参考附图，本发明的原理将非常清楚。
图1是依据本发明的第一个实施例的压缩机的横截面视图。
图2是依据本发明的第二个实施例的压缩机的一部分的横截面视图。
图3是依据本发明的第三个实施例的压缩机的一部分的横截面视图。
图4是依据本发明的第四个实施例的压缩机的一部分的横截面视图。
图5是压缩机改进的半球形鞋形物的横截面视图。
图6是压缩机改进的半球形鞋形物的透视图。以及图7是压缩机改进的半球形鞋形物的透视图。
参考图1，单头旋转斜盘式压缩机包括一个箱体，箱体带有一个气缸体21，一个与气缸体21前端相连的前箱22以及一个通过阀片24与气缸体21后端相连的后箱23。
一个驱动轴25在前箱22及箱体的气缸体21内径向延伸，由一对径向设置的轴承26和27支承并可以转动。
气缸体21有一组气缸22，都沿同一圆周相隔一定距离平行于驱动轴25分布，并穿过前端和后端之间的气缸体21。单头活塞可往复运动地置于每一个气缸28内，用于对气缸28内的冷却气体进行压缩。
前箱22和气缸体21内，以及气缸体21的前侧，形成一个曲柄箱30。
一个套板31置于曲柄箱30中，由驱动轴25支承并驱动旋转。一对支撑臂32从套板31向气缸体21方向延伸，并且在与驱动轴25相交的方向上带有一个导孔33。
一个大体圆盘状的旋转斜盘35倾斜地置于曲柄箱30内的驱动轴25上。旋转斜盘35带有一对连接件，连接件带有球形头36，分别可滑动地并可倾斜地置于支撑臂32的导孔33内。因此，旋转斜盘35与套板31饺接，使得旋转斜盘35相对于驱动轴25的倾角可以改变。
一个弹簧38置于旋转斜盘35与套板31之间的驱动轴25周围。旋转斜盘35受到弹簧38的挤压，使得旋转斜盘35的顷角减小。一个止动器39置于驱动轴25上，使得旋转斜盘35与止动器39接触时决定了旋转斜盘35沿倾角减小方向移动时，旋转斜盘35的倾角达到最小。
每一个活塞29都有一个位于U-形截面形状的轴承41内的活塞杆40，轴承41有一个轴向设置的第一部分41a和第二部分41b以及连接第一部分41a和第二部分41b的轴向延伸的第三部分41e，旋转斜盘35置于轴承第一部分41a和轴承第二部分41b之间。这里，轴承第一部分41a置于靠近气缸28的一侧，轴承第二部分41b置于远离气缸28的一侧。轴承第一部分41a和轴承第二部分41b有一个相对的表面，并形成半球形槽41c和41d。
半球形鞋形物45置于旋转斜盘35和每一个轴承第一部分41a及轴承第二部分41b内的半球形槽41c和41d之间，以把旋转斜盘35的旋转运动转化为活塞29的往复运动。半球形鞋形物45有一个半球形的表面滑动地与半球形槽45配合，以及一个平面可滑动地与旋转斜盘35的周边区接触。因此，旋转斜盘35分别通过一对半球形鞋形物45在其周边区37与活塞29相连。两个相对的半球形鞋形物45一起形成一个大体上完整的圆球。
一个通油孔50置于并穿过轴承第二部分41b，以保证轴承第二部分41b的半球形槽45与曲柄箱30之间的流体联通，使得曲柄箱30内的雾状润滑油可以通过通油孔50进入轴承第二部分41b的半球形槽45。
而且，在活塞29的外表面形成一个轴向延伸的沟槽51，使得漏气可以通过活塞29和气缸29之间的间隙顺利地从气缸29流入曲柄箱30。
后箱23被分成一个环形周边区以形成吸入腔55，并与制冷管路(未示出)的吸入管相连，以及一个中央区以形成一个排腔56，并与并与制冷管路(未示出)的排出管相连。吸入腔55通过一个吸入阀装置57与气缸28可操作地相连，排出腔56通过一个排出阀装置58与气缸28可操作地相连。制冷管路中用1.1.1.2-四氟乙烯(HFC-134a)作冷却气体。
曲柄箱39不是直接与吸入腔55和排出腔56相连，而是通过一个固定的限制通道(未示出)与吸入腔55相连，通过一个控制阀(未示出)与排出腔56相连，使得通过固定的限制通道和控制阀，依据制冷负荷来控制曲柄箱39内的压力。
下面对前面描述的单头旋转斜盘式压缩机的作业过程作一描述。
压缩机通过一个动力源如汽车内的引擎驱动。带有套板31的驱动轴25由动力源驱动旋转。这样套板31通过支撑臂32驱动旋转斜盘35旋转，支撑臂32带有一个导孔33和带有球形头36的连接件，活塞29相对于旋转斜盘35的倾角作往复冲程运动。从吸入腔55吸入的冷却气体进入每一个气缸28内的压缩腔，并从压缩腔进入排出腔56。来自排出腔56的冷却气体进入制冷管路，冷却汽车的部件，再回到吸入腔55内。
旋转斜盘35的倾角可以依据曲柄箱30内的压力和压缩腔内作用于活塞29的压力之间的压差改变，以控制压缩机的工作容积。
在压缩作业中，充满雾状润滑油的冷却气体通过气缸28与活塞29之间的间隙渗漏进入曲柄箱30，并储存在曲柄箱30内。而且，从冷却气体中分离出来的润滑油以及从排出腔58收集的润滑油通过一个小的导管(未示出)进入曲柄箱30并储存在曲柄箱30的下部。
在这种情况下，储存在曲柄箱30内的润滑油的一部分由于套板31和旋转斜盘35的旋转而流动，将润滑油提供给滑动接触面。
当压缩机在不良润滑状态启动时，由于旋转斜盘35的旋转，在曲柄箱内的润滑油充满旋转斜盘35的整个周边37，润滑油可以渗入半球形鞋形物45的平面与旋转斜盘35的周边37的平面之间的滑动接触面46。
而且，通过气缸28和活塞29之间的间隙，渗漏的漏气进入曲柄箱30并在曲柄箱30内流动。特别是，漏气可以直接提供给半球形鞋形物45与位于靠近气缸一侧的轴承第一部分41a内的半球形槽41c之间的滑动接触面，因此充满在漏气中雾状润滑油很容易提供给气缸28侧面的滑动接触面。但是，漏气将会流动，越过旋转斜盘35，进入半球形鞋形物45与位于远离气缸一侧的轴承第二部分41b内的半球形槽41d之间的滑动接触面。在曲柄箱30内流动的润滑油可以通过轴承第二部分41b内的通油孔50，提供给位于远离气缸28一侧的轴承第二部分41b内的半球形槽41d之间的滑动接触面。
因此，上面的装置有以下优点。
(a)当压缩机启动时，在曲柄箱30内流动的润滑油通过活塞杆40的轴承41的轴承第二部分41b内的通油孔50提供给位于远离气缸28一侧的半球形鞋形物45和半球形槽41d之间的滑动接触面。因此，能够有效润滑压缩机的这一部分，而这一部分通常是很难提供给润滑油的。
(b)由于鞋形物45有一个半球形形状，随着半球形鞋形物45在半球形槽41c和41d内的旋转，半球形鞋形物45可以作三维滑动，尽管旋转斜盘35的倾角改变也能够保证一个稳定的滑动接触，压缩机的可靠性得到改善。
(c)冷却气体是不含氯的氟利昂替代物，在维修或类似情况下，即使冷却气体排放到大气中也不会产生臭氧层的破坏问题。
本发明的第二个实施例参考图2所示。图2只表示了压缩机的一部分，包括旋转斜盘35，半球形鞋形物45和带有轴承41的活塞杆40，其它部分类似于图1。在这个实施例中，气缸28附近设置有一个通孔52，该通孔穿过旋转斜盘，通过该通孔，实现靠近气缸28一侧的旋转斜盘的曲柄箱35的一部分与远离气缸28一侧的旋转斜盘另一侧的曲柄箱35的另一部分之间的流体联通。因此，通过活塞29和气缸28之间的间隙流过的漏气通过通孔52可以很快从靠近气缸28一侧的旋转斜盘35的曲柄箱35的一部分流到远离气缸28一侧的旋转斜盘另一侧的曲柄箱35的另一部分，如图2中的虚箭头所示。因此，润滑油通过通孔52可以快速地在所说的曲柄箱30的另一部分内流动，有效提供给半球形鞋形物45与位于远离气缸28一侧的轴承第二部分41b内的半球形槽41d之间的滑动接触面。
本发明的第三个实施例参考图3所示。图3只表示了压缩机的一部分，包括旋转斜盘35，半球形鞋形物45和带有轴承41的活塞杆40，其它部分类似于图1和图2。在这个实施例中，凹穴53沿所说的通油孔50的轴线位于轴承第一部分41a内的半球形槽41c内。凹穴可以由钻头的前端机械加工而成，该钻头前端是用于钻远离气缸28一侧的轴承第二部分41b内的通油孔50。因此，即使当压缩机停机而半球形鞋形物45与位于远离气缸28一侧的轴承第一部分41b内的半球形槽41c之间的滑动接触面处于不良润滑状态时，凹穴53也起到一个储油孔的作用。这些滑动接触面可以由凹穴53内的润滑油润滑。
本发明的第四个实施例参考图4所示。图4只表示了压缩机的一部分，包括旋转斜盘35，半球形鞋形物45和带有轴承41的活塞杆40，其它部分类似于图1到图3。在这个实施例中，导孔54延伸穿过半球形鞋形物45的平面与半球形表面之间的每一个半球形鞋形物45。因此，润滑油可以提供给半球形鞋形物45与位于远离气缸28一侧的轴承第二部分41b内的半球形槽41d之间的滑动接触面。
(a)曲柄箱30内的雾状润滑油通过通油孔50进入那些滑动接触面。
(b)储存在曲柄箱30底部的润滑油由旋转斜盘35的周边37携带上来，通过通油孔50提供给那些滑动接触面。
图5表示了图4中的半球形鞋形物45的一个改进。在这个例子中，导孔54的两端相对于导孔54的其它部分被扩大，以利于润滑油的流入和流出。
图6表示了图4中半球形鞋形物45的一个进一步的改进。在这个例子中，半球形鞋形物45在其平面侧有弯曲的沟槽61。弯曲沟槽61总体上径向延伸，其弯曲方向与半球形鞋形物45的转动方向相同，如图6中的箭头所示。弯曲沟槽61的作用是收集导孔54内由旋转斜盘35的周边37携带来的润滑油。
图7表示了图4中的半球形鞋形物45的一个进一步的改进。在这个例子中，半球形鞋形物45在其平面侧有直的沟槽62。直的沟槽62径向延伸。直的沟槽62的作用是收集导孔54内由旋转斜盘35的周边37携带的润滑油。
应该能够理解，本发明可以在本发明的实质和范围内进行进一步修改。例如，鞋形物可以有一个平的形状。鞋形物可以有一个与整个球体形状的一半对应的半球形形状到，或者有一个与椭圆形状对应的圆形的形状。可以使用其它的不含氯的氟利昂替代物，例如象HFC-134a。
权利要求
1.一种单头旋转斜盘式压缩机，包括一个箱体，箱体带有一个曲柄箱和一个气缸；活塞，在气缸内作往复运动以压缩气缸内的冷却气体，每一个活塞在其一端轴向上设置有轴承第一部分和轴承第二部分以及连接第一部分和第二部分的轴向延伸的第三部分，轴承第一部分置于靠近气缸的一侧，轴承第二部分置于远离气缸的一侧，所说的轴承第一部分和所说的轴承第二部分有相对的表面，并在其内形成槽；一个驱动轴，可转动地安装在箱体中；一个旋转斜盘，与曲柄箱中的驱动轴相连；一个鞋形物，可滑动地置于旋转斜盘与每一个轴承第一部分与轴承第二部分之间，用于把旋转斜盘的旋转运动转变为活塞的往复运动；以及一个通油孔，延伸穿过轴承第二部分，以使轴承第二部分的半球形槽与曲柄箱之间能流体联通。
2.根据权利要求1所说的压缩机，还包括一个通孔，延伸穿过旋转斜盘，用于使旋转斜盘一侧的曲柄箱的一部分与旋转斜盘另一侧的曲柄箱的另一部分之间能流体联通。
3.根据权利要求1所说的压缩机，还包括一个凹穴，沿所说的通油孔的轴线位于轴承第一部分内的槽内。
4.根据权利要求1所说的压缩机，其中所说的鞋形物为一个半球形形状，带有一个半球形表面和一个平面，所说的槽为一个半球形形状，半球形鞋形物的半球形表面与半球形槽滑动相配，而半球形鞋形物的平面与旋转斜盘的周边滑动接触。
5.根据权利要求4所说的压缩机，还包括一个穿过鞋形物的平面与半球形表面的导孔。
6.根据权利要求5所说的压缩机，其中所说的导孔有第一端和相对的第二端，和所说的导孔的其它部分相比，所说的第一端和第二端中至少有一端扩大。
7.根据权利要求5所说的压缩机，其中所说的鞋形物在其平面上有与所说的导孔汇合的径向延伸的沟槽。
8.根据权利要求1所说的压缩机，所说的被压缩的冷却气体包括1.1.1.2-四氟乙烯。
9.根据权利要求1所说的压缩机，还包括一个轴向延伸的沟槽，沟槽位于活塞的外表面，使得漏气可以顺利地从气缸流入曲柄箱。
10.根据权利要求1所说的压缩机，还包括一个套板，与曲柄箱内的驱动轴相连，并以此来转动，套板有一对指向旋转斜盘的支撑臂，支撑臂上有导孔；以及旋转斜盘，带有一对延伸指向套板的连接件，可滑动并可倾斜地置于支撑臂的导孔内，因此，旋转斜盘与套板通过支撑臂以及连接件饺接，使得旋转斜盘的倾角可以改变，以控制所说的压缩机的工作容积。
全文摘要
一种单头旋转斜盘式压缩机,包括一个箱体,箱体带有曲柄箱和气缸,气缸内有活塞,以及一个旋转斜盘,旋转斜盘由驱动轴驱动。每一个活塞在其一端都有一个轴承,轴承有轴向布置的第一部分和第二部分以及连接第一部分和第二部分的第三部分。鞋形物可滑动地置于旋转斜盘和轴承第一部分和轴承第二部分之间,以把旋转斜盘的旋转运动转化为活塞的往复运动。轴承第二部分设置有一个通油孔并穿过轴承第二部分,以保证位于远离气缸一侧的轴承第二部分与曲柄箱之间的流体联通。
文档编号F04B27/10GK1172213SQ97110300
公开日1998年2月4日 申请日期1997年3月26日 优先权日1996年3月26日
发明者粥川浩明, 广田英, 水合秀树, 榎岛史修, 富田健仁, 近藤芳民, 滨冈贵裕, 竹中健二 申请人:株式会社丰田自动织机制作所