CN101297115A - 可变容量压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可变容量压缩机，其具有旋转构件(21)、套筒(22)、倾动构件(24)、联杆机构(40)以及倾动引导面(22c、25d)，该旋转构件(21)固定于驱动轴(10)上而与该驱动轴(10)一体地旋转；该套筒(22)安装于驱动轴(10)上、且可相对于该驱动轴(10)朝轴向自由滑动；该倾动构件(24)用枢销(61)安装于套筒(22)上、且可相对于该套筒(22)自由旋转；该联杆机构(40)连接旋转构件(21)与倾动构件(24)，容许倾动构件(24)倾动、且将旋转构件21的转矩传递到倾动构件(24)；该倾动引导面(22c、25d)以与枢销(61)相正交的面的形式分别形成于套筒(22)及倾动构件(24)上，且这些倾动引导面彼此滑动接触。
Description
技术领域
本发明涉及可变容量压缩机。
背景技术
以往的一种可变容量压缩机具有驱动轴、转子、套筒、斜盘、联杆机构以及活塞，上述转子固定于驱动轴上而与该驱动轴一体地旋转；上述套筒安装于驱动轴上、且可相对于该驱动轴沿轴向自由滑动；上述斜盘安装于套筒上、且可相对于该套筒自由倾动；上述联杆机构夹设于转子与斜盘之间、且用于将转子的旋转传递到斜盘；上述活塞随着斜盘的旋转而进行往复运动(例如参照日本特开2003-172417号公报、日本特开平10-176658号公报)。联杆机构连接转子与斜盘，可将转子的旋转传递到斜盘、且改变斜盘的倾斜角。若改变斜盘的倾斜角，则活塞行程发生变化。
图9相当于日本特开平10-176658号公报中的联杆机构。
图9的联杆机构具有相面对的一对旋转臂145、146、一条斜盘臂147以及一对联杆臂142A、142B，上述相面对的一对旋转臂145、146从转子140朝斜盘141突出地设置，上述一条斜盘臂147从斜盘141朝转子140突出地设置。这5条臂145、142A、147、143B、146沿转矩的传递方向层叠，由此，将转子140的旋转传递到斜盘。另外，一对联杆臂142A、142B它们的一端部用第1连接销143连接在一对旋转臂145、146上、且可相对于该一对旋转臂145、146自由旋转，它们的另一端部用第2连接销144连接于斜盘臂147上、且可相对于该斜盘臂147自由旋转。由此，联杆臂142A、142B以连接销143为中心相对于旋转臂145、146旋转，并且斜盘臂147以连接销144为中心相对于联杆臂142A、142B旋转。由此，可以改变斜盘141相对于驱动轴(未图示)的倾斜角。
在压缩机动作时(驱动轴旋转时)，旋转臂145与联杆臂142A的接触面以及联杆臂142A与斜盘臂147的接触面成为转矩传递面并且成为旋转滑动接触面。即，旋转臂145与联杆臂142A的接触面一边受到由较大转矩Ft所引起的表面压力，一边以连接销143为中心相对地滑动接触。另外，联杆臂142A与斜盘臂147的接触面一边受到由较大转矩Ft所引起的表面压力，一边以连接销144为中心相对地滑动旋转。因此，在改变斜盘141的倾斜角时，旋转臂145与联杆臂142A的抵接面之间的滑动阻力极大，联杆臂142A与斜盘臂147的抵接面之间的滑动阻力也极大。
另外，在压缩机动作(驱动轴旋转时)时，斜盘141受到来自与该斜板141相连接的活塞的反压缩力Fp。该反压缩力Fp根据转速如图9那样朝联杆机构的旋转方向前方偏移(参照图2)。此时，斜盘臂147沿图中Y方向受到扭转负荷作用，斜盘141与联杆臂142之间在两点(C、C)处发生咬入而产生卡阻，进一步增大了滑动阻力。
为了解决这样的课题，在专利文献1中，在旋转臂与联杆臂的抵接面之间以及联杆臂与斜盘臂的抵接面之间夹设有垫片，但即使采用这样的结构也还是会产生同样的问题。
发明内容
本发明是着眼于上述以往技术的课题而作成的，其目的在于，提供一种可降低作用于联杆机构上的扭转负荷的可变容量压缩机。
本发明的一个技术方案为可变容量压缩机，其具有旋转构件、套筒、倾动构件、联杆机构、活塞以及倾动引导面，上述旋转构件固定于驱动轴上而与该驱动轴一体地旋转；上述套筒安装于上述驱动轴上、且可相对于该驱动轴朝轴向自由滑动；上述倾动构件用枢销安装于上述套筒上、且可相对于该套筒自由旋转；上述联杆机构连接上述旋转构件与上述倾动构件，容许上述倾动构件倾动、且将上述旋转构件的转矩传递到上述倾动构件；上述活塞随着上述倾动构件的旋转运动而进行往复运动；上述倾动引导面以与上述枢销相正交的面的形式分别形成于上述套筒和上述倾动构件上，且这些倾动引导面彼此滑动接触。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的可变容量压缩机的剖视图。
图2是将斜盘与转子组装到驱动轴上而成的组件的立体图。
图3是图2的组件的分解立体图。
图4是图2的组件的剖视图。
图5(a)是沿图4中的Va-Va线剖切的剖视图，图5(b)是沿图4中的Vb-Vb线剖切的剖视图。
图6是将套筒组装到斜盘的毂上后的状态的包含局部剖切的立体图。
图7是表示将套筒组装到斜盘的毂上后的状态的图，图7(a)是主视图，图7(b)是侧视图，图7(c)是沿图7(b)中的VIIc-VIIc线剖切的剖视图。
图8是沿图7(c)中的VIII-VIII线剖切的剖视图，图8(a)是使斜盘的毂相对于套筒平行的状态的图，图8(b)是使斜盘的毂相对于套筒倾斜的状态的图。
图9是表示以往的可变容量压缩机的联杆机构的一个例子的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的一实施方式的可变容量压缩机。
图1是可变容量压缩机的剖视图。
如图1所示，本实施方式的可变容量压缩机1是斜盘式可变容量压缩机。该可变容量压缩机1具有气缸体2、前盖4以及后盖6，上述气缸体2具有多个在圆周方向上以等间隔配置的缸膛3(参照图2)；上述前盖4与上述气缸体2的前端面相接合、且在内部形成有曲轴室5；上述后盖6隔着阀板9与气缸体2的后端面相接合、且在内部形成有吸入室7与排出室8。这些气缸体2、前盖4以及后盖6由多个贯穿螺钉13连接固定，构成了压缩机的壳体。
在阀板9上形成有吸入孔11与排出孔12，上述吸入孔11连通缸膛3与吸入室7；上述排出孔12连通缸膛3与排出室8。
在阀板9的气缸体2侧的表面上设有用于开闭吸入孔11的未图示的吸入阀机构。在阀板9的后盖6侧的表面上设有用于开闭排出孔12的未图示的排出阀机构。在阀板9与后盖6之间夹设有未图示的密封垫片，以保持吸入室7与排出室8的密封性。
在气缸体2和前盖4的中心的作为轴承孔的中央贯通口14、18中借助向心轴承15、19可旋转地支承着驱动轴10，由此，使驱动轴10可在曲轴室5内自由旋转。另外，在固定于驱动轴10上的转子21(后述)的前端面与后盖6的内壁面之间夹设有推力轴承20，在固定于气缸体2的中央贯通口14后端侧的、作为固定构件的调整螺钉17与驱动轴10的后端面之间夹设有推力轴承16。
曲轴室5收容有作为旋转构件的转子21、套筒22以及作为倾动构件的斜盘24，上述转子21固定地设于上述驱动轴10上；上述套筒22安装于驱动轴10上、且可相对于该驱动轴10朝轴向自由滑动；上述斜盘24用枢销61连接于套筒22上、且可相对于套筒22枢动。即，斜盘24借助套筒22及枢销61安装于驱动轴10上，由此使斜盘24可相对于驱动轴10自由倾动、且可沿驱动轴10的轴向自由滑动。在该例中，斜盘24具有毂25与斜盘主体26，上述毂25安装于套筒22上、且可相对于该套筒22倾动；上述斜盘主体26固定于该毂25的凸出部25a上。
活塞29收容于各缸膛3内、且可在各缸膛3内自由滑动，该活塞29借助半球状的一对活塞瓦30、30与斜盘24相连接。
在作为旋转构件的转子21与作为倾动构件的斜盘24之间夹设有联杆机构40。利用该联杆机构40可容许改变斜盘24的倾斜角、且可将转子21的转矩传递到斜盘24。
对于斜盘24的倾斜角，若套筒22克服复位弹簧52的作用力朝气缸体2侧接近移动，则斜盘24的倾斜角减小，另一方面，若套筒22克服复位弹簧51的作用力朝远离气缸体2的方向移动，则斜盘24的倾斜角增大。另外，图1中的附图标记53为复位弹簧用止挡件(例如C形密封圈等)，该复位弹簧用止挡件卡定在形成于驱动轴10上的环状槽中、且在其与套筒22之间压缩保持复位弹簧52。
当驱动轴10旋转时，转子21与驱动轴10一体地旋转，该转子21的旋转通过联杆机构40传递到斜盘24。斜盘24的旋转被转换成活塞29的往复运动，活塞29在缸膛3内进行往复运动。当该活塞29进行往复运动时，吸入室7内的制冷剂通过阀板9的吸入孔11被吸入到缸膛3内，然后在缸膛3内被压缩，压缩后的制冷剂通过阀板9的排出孔12排向排出室8。
在该可变容量压缩机中设有压力控制机构。压力控制机构通过调整活塞29的后面侧的曲轴室压力Pc与活塞29的前面侧的吸入室压力Ps之间的压力差(压力平衡)，来改变斜盘24的倾斜角，从而改变活塞行程。若活塞行程改变，则压缩机的制冷剂的排出容量发生变化。
具体地讲，压力控制机构具有抽气通路(未图示)、供气通路(未图示)以及控制阀33，上述抽气通路连通曲轴室5与吸入室7；上述供气通路连通曲轴室5与排出室8；上述控制阀33设于该供气通路的中途，控制供气通路的开闭。
由于无论控制阀33是开还是闭，抽气通路都是打开的，因此，曲轴室5内的制冷剂气体时常通过抽气通路排向吸入室7。
若用控制阀33打开供气通路，则高压制冷剂气体通过供气通路从排出室8流入到曲轴室5中，由此，曲轴室5内的压力上升。若曲轴室5内的压力上升，则套筒22朝气缸体2侧接近移动、且斜盘24的倾斜角减小，由此，活塞行程变小，排出量减少。
另一方面，若用控制阀33关闭供气通路，则曲轴室5内的制冷剂气体时常通过抽气通路排向吸入室7，因此，吸入室7与曲轴室5之间的压力差逐渐变小。于是，套筒22朝远离气缸体2的方向移动、且斜盘24的倾斜角增大，活塞行程变大，排出量增大。
接着，参照图2～图8更详细地说明斜盘的支承结构。
图2是将斜盘与转子组装于驱动轴上而成的组件的立体图、图3是图2的组件的分解立体图，图4是图2的组件的剖视图，图5(a)是沿图4中的Va-Va线剖切的剖视图，图5(b)是沿图4中的Vb-Vb线剖切的剖视图，图6是将套筒组装到斜盘的毂上后的状态的包含局部剖切的立体图，图7是表示将套筒组装到斜盘的毂上后的状态的图，图7(a)是主视图，图7(b)是侧视图，图7(c)是沿图7(b)中的VIIc-VIIc线剖切的剖视图，图8是沿图7(c)中的VIII-VIII线剖切的剖视图，图8(a)是使斜盘的毂相对于套筒平行的状态的图，图8(b)是使斜盘的毂相对于套筒倾斜的状态的图。
首先对联杆机构40进行说明。
如图3、图4、图5(a)所示，联杆机构40具有相面对的一对臂41、41、一对臂43、43以及矩形状的联杆构件45，上述相面对的一对臂41、41从转子21朝斜盘24突出地设置、且由狭缝41s分割；上述一对臂43、43从斜盘24朝转子21突出地设置、且由狭缝43s分割；上述联杆构件45***到转子21的狭缝41s(一对臂41、41之间)和斜盘24的狭缝43s(一对臂43、43之间)中。另外，任一对臂41、41及臂43、43都是朝与驱动轴10相正交的方向(＝旋转方向的切线方向)相面对地配置的。
转子21的狭缝41s的宽度d 1(即转子21的一对臂41、41的内侧面41d、41d之间的宽度)、与斜盘24的狭缝43s的宽度d2(即斜盘24的一对臂43、43的内侧面43d、43d之间的宽度)形成为同一宽度，而且联杆构件45的宽度d0(即联杆构件45的两外侧面45e、45e之间的宽度)也以相对于该宽度d1、d2大致相同的宽度形成，由此，联杆构件45可自由滑动地嵌合在两狭缝41s、43s内，总是与它们滑动接触。
联杆构件45的一端部45a用第1连接销46连接于转子21的一对臂41、41上、且可相对于该一对臂41、41自由旋转。联杆构件45的另一端部45b用第2连接销47连接于斜盘24的一对臂43、43上、且可相对于该一对臂43、43自由旋转。任一连接销46、47都是朝与驱动轴10相正交的方向(＝旋转方向的切线方向)设定的。
在此例中，在转子21的一对臂41、41上设有可自由旋转地支承第1连接销46的轴承孔41a，在联杆构件45的一端部45a设有固定孔45c，通过将第1连接销46压入到该固定孔45c中而对第1连接销46进行固定。另外，在斜盘24的一对臂43、43上设有可自由旋转地支承第2连接销47的轴承孔43a，在联杆构件45的另一端部45b设有固定孔45d，通过将第2连接销47压入到该固定孔45d中而对第2连接销47进行固定。第1连接销46与第2连接销47被设定为直径相同、且长度相同。
接着，参照图3～图7对连接套筒22与毂25的枢动机构进行说明。
用沿与驱动轴10相正交的方向延伸的枢销61将毂25可旋转地连接于套筒22上，毂25被与枢销61相正交的倾动引导面22c、25e引导而以轴为中心作旋转运动。
套筒22形成为大致圆筒形，安装于驱动轴10上、且可相对于该驱动轴10沿轴向自由滑动。在套筒22上，固定孔22b、22b夹着驱动轴10同轴地形成于套筒22的两侧。固定孔22b、22b沿与驱动轴10相正交的方向延伸，枢销61固定于该固定孔22b、22b中。
另一方面，斜盘的毂25的轴承孔25d、25d夹着驱动轴10同轴地形成于斜盘的毂25的两侧。该轴承孔25d、25d沿与驱动轴10正交的方向延伸。在将套筒22安装到毂25的中心口25c中的状态下，将枢销61***到毂25的轴承孔25d、25d中，由此，如图8(a)与图8(b)所示，毂25以枢销61为中心而相对于套筒22倾动。而且，如图5～图7所示那样，在套筒22与毂25上设有彼此滑动接触的倾动引导面22c、25e。该倾动引导面22c、25e作为与枢销61相正交的面，而夹着驱动轴10地设于套筒22、斜盘25的两侧。因此，毂25被倾动引导面22c、25e引导、且以枢销61为中心相对于套筒22倾动。
作用
接着，说明本实施方式的压缩机的作用。
当驱动轴10旋转时，转子21与驱动轴10一体地旋转。该转子21的旋转通过联杆机构40被传递到斜盘24。斜盘24的旋转通过一对活塞瓦30、30被转换成活塞29的往复运动，活塞29在缸膛3内进行往复运动。利用该活塞29的往复运动将吸入室7内的制冷剂通过阀板9的吸入孔11吸入到缸膛3内之后、该制冷剂气体在缸膛3内被压缩，压缩后的制冷剂通过阀板9的排出孔12排向排出室8。
要想改变制冷剂的排出容量，可通过开闭控制阀33调整曲轴室5内的压力，调整活塞前后的压力平衡，改变活塞行程。
更具体地讲，当用控制阀33打开供气通路时，高压制冷剂气体通过供气通路从排出室8流入到曲轴室5中，由此使曲轴室5内的压力上升。当曲轴室5内的压力上升后，套筒22朝气缸体2侧接近移动、且斜盘24的倾斜角减小，由此，活塞行程变小，排出量减少。另一方面，当用控制阀33关闭供气通路时，曲轴室5内的制冷剂气体时常通过抽气通路排向吸入室7，因此，吸入室7与曲轴室5之间的压力差逐渐消失而均压化。于是，套筒22朝远离气缸体2的方向移动、且斜盘24的倾斜角增大，活塞行程变大，排出量增大。
在此，在压缩机运转时，来自活塞29的反压缩力Fp会作用于斜盘24上。如图2所示，该反压缩力Fp根据驱动轴10的转速有时从斜盘24的上止点TDC(具有联杆机构40的位置)朝旋转方向前方偏移。这是因为在活塞29的压缩行程中，在到达压缩行程终点的上止点之前反压缩力最大。在这样的情况下，在斜盘24上，反压缩力Fp从上止点TDC偏向于旋转方向前方，使斜盘24受到扭曲负荷作用。
在本实施方式中，该扭曲负荷由联杆机构40与倾动引导面22c、25e承受。因此，减轻了作用于传递转矩且旋转滑动的部分、即联杆机构40上的扭曲负荷。由此，减小了联杆机构40内的滑动阻力。即，减小了联杆构件45与臂41、43之间的滑动阻力。更具体地讲，就是减小了联杆构件的外侧面45e与臂41的内侧面41d之间的滑动阻力以及联杆构件的外侧面45e与臂43的内侧面43d之间的滑动阻力。由此，提高了压缩机的控制性。
而且，如图5所示，在本实施方式的压缩机1中，套筒22的一对倾动引导面22c、22c的宽度d4被设定成大于联杆构件45的一端部45a的宽度d0以及联杆构件45的另一端部45b的宽度d0。因此，与联杆机构40相比，可以由倾动引导面22c、22c承受更多的扭曲负荷，进一步提高了压缩机的控制性。
以下，列举本实施方式的特征。
(1)本实施方式为可变容量压缩机，其具有旋转构件21、套筒22、倾动构件24以及联杆机构40，上述旋转构件21固定于驱动轴10上而与该驱动轴10一体地旋转；上述套筒22安装于驱动轴10上、且可相对于该驱动轴10朝轴向自由滑动；该倾动构件24用枢销61安装于套筒22上、且可相对于该套筒22自由旋转；上述联杆机构40连接旋转构件21与倾动构件24，容许倾动构件24倾动、且将旋转构件21的转矩传递到倾动构件24；在套筒22及倾动构件24上设有倾动引导面22c、25d，这些倾动引导面22c、25e作为与枢销61相正交的面，且彼此滑动接触。因此，在倾动构件24受到反压缩力时，扭曲负荷由套筒22与联杆机构40双方来承受。因此，减小了作用于联杆机构40(传递转矩、且可旋转滑动部分)上的扭曲负荷。由此，使倾动构件24的倾斜角的变化顺畅，提高了压缩机的控制性。另外，提高了联杆机构40的耐久性，而且还可谋求小型化。
(2)另外，根据本实施方式，联杆机构40具有臂41与臂43，上述臂41从旋转构件21朝倾动构件24突出地设置；上述臂43从倾动构件24朝旋转构件21突出地设置、且直接或间接地借助连接销(该例中的第1连接销46与第2连接销47)可自由旋转地与旋转构件的臂41相连接。因此，在改变倾动构件24的倾斜角时，各构件以套筒22的枢销61和联杆机构40的连接销(该例中的连接销46、47)为中心旋转，因此，磨擦方式为“滚动-滑动磨擦”，因此，磨擦系数极小，进一步提高了压缩机的控制性。
(3)另外，根据本发明，联杆机构40具有相面对的一对臂41、41、相面对的一对臂43、43、联杆构件45、第1连接销46以及第2连接销47，上述相面对的一对臂41、41从旋转构件21朝倾动构件24突出地设置；上述相面对的一对臂43、43从倾动构件24朝旋转构件21突出地设置；上述连联杆构件45的一端部45a可自由滑动地嵌合在旋转构件的一对臂41、41之间，其另一端部45b可自由滑动地嵌合在倾动构件的一对臂43、43之间；上述第1连接销46将联杆构件的一端部45a与旋转构件的臂41、41可自由旋转地连接起来，上述第2连接销47将联杆构件的另一端部45b与倾动构件的臂43、43可自由旋转地连接起来。因此，在改变倾动构件24的倾斜角时，各构件以套筒22的枢销61和联杆机构40的连接销46、47为中心旋转，因此，磨擦方式为“滚动-滑动磨擦”，因此，磨擦系数极小，进一步提高了压缩机的控制性。
(4)另外，根据本实施方式，倾动引导面22c、25e均为一对、且夹着驱动轴10而设，套筒22的一对倾动引导面22c、22c的宽度d4大于联杆构件的一端部45a的宽度d0以及联杆构件的另一端部45b的宽度d0(参照图5)。因此，可以由套筒22的倾动引导面22c、22c承受更大的扭曲负荷，从而可进一步降低作用于联杆机构40上的负担。由此，可以进一步提高压缩机的控制性。
产业上的可利用性
另外，本发明不能仅限定于上述实施方式来解释，可在本发明的技术思想范围内进行各种变更。
Claims (4)
1.一种可变容量压缩机，其中，该可变容量压缩机具有：
旋转构件，其固定于驱动轴上而与该驱动轴一体地旋转；
套筒，其安装于上述驱动轴上、且可相对于该驱动轴沿轴向自由滑动；
倾动构件，其用枢销安装于上述套筒上、且可相对于该套筒自由旋转；
联杆机构，其连接上述旋转构件与上述倾动构件，容许上述倾动构件倾动、且将上述旋转构件的转矩传递到上述倾动构件；
活塞，其随着上述倾动构件的旋转运动而进行往复运动；
倾动引导面，其以与上述枢销相正交的面的形式分别形成于上述套筒和上述倾动构件上，且这些倾动引导面彼此滑动接触。
2.根据权利要求1所述的可变容量压缩机，其中，上述联杆机构具有：
上述旋转构件的臂，其从上述旋转构件朝上述倾动构件突出地设置；
上述倾动构件的臂，其从上述倾动构件朝上述旋转构件突出地设置；
连接销，其直接或间接地将上述旋转构件的臂和上述倾动构件的臂可自由旋转地连接起来。
3.根据权利要求1所述的可变容量压缩机，其特征在于，
上述联杆机构具有：
上述旋转构件的相面对的一对臂，它们从上述旋转构件朝上述倾动构件突出地设置；
上述倾动构件的相面对的一对臂，它们从上述倾动构件朝上述旋转构件突出地设置；
联杆构件，其一端部可自由滑动地嵌合在上述旋转构件的一对臂之间，并且，其另一端部可自由滑动地嵌合在上述倾动构件的一对臂之间；
第1连接销，其将上述联杆构件的一端部与上述旋转构件的臂可自由旋转地连接起来；
第2连接销，其将上述联杆构件的另一端部与上述倾动构件的臂可自由旋转地连接起来。
4.根据权利要求3所述的可变容量压缩机，其中，
上述套筒的上述倾动引导面和上述倾动构件的上述倾动引导面均为一对、且夹着上述驱动轴而设；
上述套筒的一对倾动引导面的宽度大于上述联杆构件的一端部的宽度以及上述联杆构件的另一端部的宽度。
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