CN1049545A - 斜盘式压缩机活塞组件的润滑机构 - Google Patents

Abstract

一种具有活塞组件润滑机构的斜盘式压缩机，包 括一个壳体，一个设有若干气缸的气缸体，及一个曲 轴箱。活塞在摆盘的作用下在气缸中作往复运动。 摆盘由凸轮转盘驱动。每个活塞由连杆连接到摆盘 外端圆周的各位置上，活塞和连杆构成活塞组件并用 球窝连接。活塞的外周表面上至少有一个活塞环。 在压缩冲程期间，活塞上的一条通道的润滑机构将润 滑油连同压力降低了的制冷剂气体一道从气缸输送 到球窝的间隙中。

Description

本发明涉及一种制冷剂压缩机，更确切地说，涉及一种斜盘式活塞压缩机，例如一种用于车辆空调系统中的、带活塞组件润滑机构的摆盘式活塞压缩机。

美国专利4，594，055公开了一种摆盘式压缩机，该压缩机包括一个具有活塞和连杆的活塞组件，连杆联接摆盘活塞。活塞底部有一个球形凹面，以容纳连杆一端的球状部分。该球状部分进入凹面以后，用一个填隙装置将球形凹面的底端周边部分沿径向朝内弯曲，以便牢固地抱住球形部分，但是球形部分仍可沿球形凹面的内表面滑动。这样，在球形凹面的内表面和球形部分的外表面之间就形成了一道细微的间隙。上述这种连接方式通常称之为球窝连接。

为了使球形部分能沿球形凹面的内表面平稳地滑动，并且在滑动时，为了使球形凹面的内表面和球形部分的外表面都不出现不正常的磨损，就需要给上述间隙注入润滑油。日本实用新型申请公开号01-71178中披露了一种在压缩冲程期间，从气缸内腔向该间隙提供润滑油的机构。但是在该日本实用新型申请01-71178中，在压缩冲程期间，润滑油跟高压制冷剂气体一道从气缸内腔进入上述间隙中，由于这种不希望有的高压制冷剂气体的影响，就妨碍了球形部分在球形凹面中平稳滑动，因此就会使球形凹面的内表面和球形部分的外表面出现不正常的磨损。

此外，作为一种解决环境问题的措施，当采用R134a作为压缩机的制冷剂时，上面所提到的缺点就更加严重，因为R134a的润滑性能比常规的制冷剂CFC的润滑性能差。

因此，本发明的目的是要提供一种斜盘式压缩机，该压缩机具有用于活塞组件的球窝连接的改进的润滑机构。

在包括压缩机壳体的制冷剂压缩机中，该压缩机壳体包括一个气缸体、装于气缸体一端的前端板、装于气缸体另一端的后端板。该后端板上设有一个排气腔和一个吸气腔，上述气缸体内设有若干气缸，曲轴箱位于这些气缸的前部，气缸体由上述前端板封闭，活塞可滑动地装配在各气缸体内，在驱动机构的作用下，活塞在其相应的气缸中作往复运动。所述驱动机构包括一根驱动轴，该轴延伸通过前端板上的开口，并可旋转地被支承在该开口中。一个驱动转盘与驱动轴固定连接，并随该驱动轴一起旋转，一块斜盘与所述驱动转盘相连，并围绕所述驱动轴配置，一个摆盘装于上述斜盘上，该摆盘与活塞通过连杆连接，以便使活塞在其各自的气缸中作往复运动。连杆的一端有一个球形部分，活塞的底端有一个球形凹面，以便能牢固地容纳连接的球形部分，而且连杆的球形部分还能沿球形凹面的内表面滑动，每个活塞的外圆周表面上至少有一道环形槽。至少有一个活塞环装于所述至少一道环形槽中。常温下，活塞环的外径大于活塞的外径，每个活塞上至少开有一条通道，该通道的一端通至所述各活塞外圆周表面的某一部位，该部位位于所述至少一道槽的前方一段距离，通道的另一端通至球形凹面的内表面。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

图1为本发明第一实施例的摆盘式制冷剂压缩机的垂直剖视面图;

图2为图1所示的活塞组件的放大局部剖视图;

图3为图2所示的活塞组件的放大局部剖视图，在该图中标出了制冷剂气体和润滑油的流动;

图4为本发明的第二实施例，其视图与图2相似。

参见图1，它示出了本发明第一实施例的斜盘式压缩机，尤其是一种摆盘式制冷剂压缩机10的结构。压缩机10包括圆柱形壳体组件20，该组件包括气缸体21、位于气缸体21的一端的前端板23、位于气缸体21与前端板23之间的曲轴箱22以及安装在气缸体21另一端的后端板24。通过一些螺栓（未示出）将前端板23安装在曲轴箱22前部（图1的左侧）的气缸体21上。用一些螺栓（未示出）将后端板24安装在气缸体21的另一端。阀板25装于后端板24和气缸体21之间。开口231处于前端板23的中央，以便通过装在该开口中的轴承30支承驱动轴26。驱动轴26的内端部分由装在气缸体21的中心孔210中的轴承31可旋转地支承。正如日本专利申请公开号01-142276中所描述的，孔210延伸到气缸体21的后端表面，以便放置阀控制机构19。

凸轮转盘40由销钉件261固定在驱动轴26上，并随轴26一起旋转。在前端盖23的内端表面和凸轮转盘40的相邻轴端表面之间装有止推滚针轴承32。凸轮转盘40包括臂41，该臂具有从臂上延伸出的销钉件42。斜盘50与凸轮转盘40相邻，该斜盘具有开口53，驱动轴26穿过此开口。斜盘50的臂51上开有长孔52。凸轮转盘40和斜盘50由销钉件42连接，该销钉件插入长孔52中，以形成铰链连接。销钉件42可在长孔52中滑动，以便能调节斜盘50相对于驱动轴26的纵轴的倾斜位置。

用轴承61和62将摆盘60安装在斜盘50上，该斜盘可作俯仰运动。叉形滑块63安装在摆盘60的外周边端，并可沿安装在前端板23与气缸体21之间的滑轨64滑动。叉形滑块63防止摆盘60转动，当凸轮转盘40旋转时，摆盘60沿着滑轨64作俯仰运动。气缸体21具有若干沿圆周分布的气缸内腔70，活塞72在其气缸中作往复运动，每个活塞72通过其相应的连杆73与摆盘60相连。每个活塞72和连杆73基本上构成如下面所讨论的活塞组件71。

后端板24包括沿圆周布置的环形吸气腔241以及位于中心的排气腔251。阀板25处于气缸体21和后端板24之间，它包括若干装有气门的吸气口242，这些吸气口使吸气腔241与各个气缸内腔70相通。阀板25也包括若干装有气门的排气口252，排气口252与各自相应的气缸内腔70相通。正如Shimizu所取得的美国专利4，011，029中所描述的那样，吸气口242和排气口252都有使用效果良好的簧片阀。

吸气腔241具有入口部分241a，该入口与外部制冷回路的蒸发器（未示出）相连。排气腔251设有出口部分251a，该出口部分251a与外部制冷回路的冷凝器（未示出）相连。气缸体21与阀板25的内表面之间装有密封垫27，阀板25的外表面和后端板24之间装有密封垫28，以便密封气缸体21、阀板25和后端板24的接触表面。

圆盘形调整螺旋件32位于孔210的中心区，该孔处于驱动轴26的内端部分与阀控制机构19之间。将圆盘形调整螺旋件32拧入孔210中，使其穿过垫片33与驱动轴26的内端表面接触，通过拧紧和拧松该螺旋件可调节驱动轴26的轴间位置。为了在曲轴箱22与吸气腔241之间经阀控制机构19能形成通道150，大体上象上面所提到的日本专利申请公开号01-142276中所描述的那样，圆盘形调整螺旋件32和垫片33分别开有中心孔32a和33a。根据曲轴箱中的压力使阀控制机构19的波纹管193缩短或伸长，以控制通道150的通或断。

压缩机10运转时，车辆发动机通过电磁离合器300带动驱动轴26旋转。凸轮转盘40随驱动轴26一道旋转，旋转的斜盘50带动摆盘60作俯仰运动。摆盘60的俯仰运动促使活塞71在其各自的气缸70中作往复运动。当活塞71往复运动时，通过入口241a进入吸气腔241的制冷剂气体经过吸气口242流入各个气缸70中，然后制冷剂气体被压缩。压缩后的制冷剂气体从各气缸70通过排气口252被排到排气腔251，再从排气腔通过出口251a流入制冷回路中。

根据蒸发器热负荷的变化或者压缩机转速的变化调节压缩机10的工作容积来使吸气腔241中的压力能维持恒定。根据曲轴箱中的压力改变斜盘的角度可调节压缩机的工作容积。曲轴箱中压力增加，减小斜盘的倾斜角，因而摆盘的倾斜角也减小，于是就减小了压缩机的工作容积。曲轴箱中压力降低，增大斜盘和摆盘的倾斜角，于是压缩机的工作容积增加。在压缩机工作容积控制期间，阀控制机构19使蒸发器出口的压力保持恒定。

再参见图2，活塞组件71包括连杆73和圆柱形活塞72，连杆73的两端分别有二个球形部分73a和73b，活塞72跟连杆73后端（图1和2的右侧）的球形部分73a相连，这在下面还要描述。活塞72的底部（图1和2的左侧）有下凹部分721。下凹部分721的中心区进一步凹陷，从而限定出球形凹面722，球形部分73a则被容纳在该凹面中。在球形部分73a被容纳在球形凹面之后，用一个填隙装置（未示出）将球形凹面722的底端周边部分722a沿径向朝内弯曲，以便牢固地抱住球形部分73a，但是球形部分73a仍可沿球形凹面722的内表面滑动。这样，在球形凹面722的内表面和球形部分73a的外表面之间就形成了一道细微的间隙“g”。上述在球形部分和球形凹面之间的这种连接方式通常称之为球窝连接。摆盘60的外周端和连杆73另一端的球形部分73b也采用球窝连接。

正如美国专利4，594，055中所描述的那样，活塞72在其靠近顶部和底部的外圆周表面上有二道环形槽701和702。由树酯制成的锥形活塞环81及与环81完全一样的活塞环82分别装配在槽701和702中，以便密封活塞72的外圆周表面和气缸70的内圆周表面。活塞72上有径向通道74。通道74的一端通向槽701和702之间的活塞72外圆周表面的某一部分，通道的另一端通向球形凹面722的内表面。

显然，尽管在图1中只给出了一个活塞组件，但在所公开的实施例中可以有若干活塞组件，例如，沿摆盘圆周布置了五个这样的套筒，以便分别容纳该实施例中所采用的五个活塞。

下面将描述本发明的活塞组件的作用。请参见图3，在压缩冲程期间，由活塞72和气缸70的内圆周表面所限定的空间700中的一小部分经压缩的制冷剂气体流进由活塞环81的内圆周表面和槽701的底表面之间所形成的间隙“G1”，并通过其压力经向地朝外压活塞环81。因此，间隙“G1”中的制冷剂气体又进一步流进由活塞72、气缸70和活塞环81、82所限定的空间710，同时由于间隙“G1”的节流作用，使制冷剂气体产生压力降。此外，空间710中的一小部分制冷剂气体靠其压力径向地朝内压活塞环82，由于活塞环82的外圆周表面和气缸70的内表面之间所形成的间隙“G2”的节流作用，上述制冷剂气体流入曲轴箱22中，同时再一次出现压力降。而空间710中所剩余的大部分制冷剂气体通过管道74流入球形凹面722的内表面和球形部分73a的外表面之间所形成的间隙“g”，然“g”中的制冷剂气体再流入曲轴箱22中，同时由于间隙“g”的节流作用，再次出现压力降。其结果是，在压缩机压缩冲程期间，中间压力空间710中的压力Pb有关系Pa＞Pb＞Pc，其中Pa为空间700中的压力，Pc为曲轴箱22中的压力。

这样，在压缩冲程期间，积聚在靠近活塞72顶部外圆周表面附近的润滑油随压力降低了的制冷剂气体一道通过间隙“G1”流入空间710。此外，由于空间710中的压力Pb和曲轴箱22中的压力Pc之间的压力差的作用，空间710中大部分润滑油通过通道74流入间隙“g”。由于Pb和Pc之间的压力差的作用，空间710中剩余的少部分润滑油流入曲轴箱22中。因此，即使采用R134a作为压缩机的制冷剂，连杆73的球形部分73a也能平稳地沿球形凹面722的内表面滑动，球形凹面722的内表面和球形部分73a的外表面都不会出现不正常的磨损。

图4示出了具有本发明第二实施例的活塞组件的摆盘式制冷剂压缩机的一部分，该图中与图2相同的部件所采用的标号相同。

在第二实施例中，通道741径向地开在活塞72内，该通道的一端有一小直径部分741a。小直径部分741a的一端通至球形凹面722的内表面，而通道741的另一端通至环形槽701底表面的中央。因此，在压缩冲程期间，由于小直径部分741a的节流作用，间隙“G1”中的大部分制冷剂气体通过通道741流入间隙“g”中时出现压力降，然后，由于间隙“g”的节流作用，间隙“g”中制冷剂气体流入曲轴箱22中时又产生压力降。由于间隙“G1”和“G2”的节流作用，间隙“G1”中剩下的少部分制冷剂气体经空间710和间隙“G2”流进曲轴箱22中，同时也存在压力降。

在压缩冲程期间，积聚在靠近活塞72顶部外圆周表面附近的大部分润滑油在空间700的压力Pa与曲轴箱22中的压力Pc之间的压力差的作用下，经间隙“G1”的一部分以及通道741流进间隙“g”中。因而，象本发明的第一实施例一样，即使采用R134a作为压缩机的制冷剂，连杆73的球形部分73a也能够平稳地沿球形凹面722的内表面滑动，球形凹面722的内表面和球形部分73a的外表面都不会出现不正常的磨损。

从上述两个实施例可看到，本发明适用于带容积控制机构的斜盘式压缩机，当然，本发明也适用于容积固定的斜盘式压缩机。

上面结合优选的实施例已对本发明作了描述，但是这些实施例仅仅是作为例子，并不限制本发明，显然，本领域的普通技术人员在本申请的权利要求书所限定的范围内很容易作出其它种种变换或改型。

Claims (2)

1、在包括压缩机壳体的制冷剂压缩机中，所述压缩机壳体包括一个气缸体、装于气缸体一端的前端板、装于气缸体另一端的后端板，所述后端板上设有一个排气腔和一个吸气腔，气缸体上设有若干气缸，曲轴箱位于这些气缸的前端，气缸体由所述前端板封闭，每个气缸中都有一个与其滑配的活塞，在驱动机构的作用下，所述活塞各在其相应的气缸中作往复运动，所述驱动机构包括一根驱动轴，该轴延伸通过前端板上的开口，并可旋转地被支承在所述开口中，一个驱动转盘与所述驱动轴固定连接，并随该驱动轴一道旋转，一个斜盘与所述驱动转盘相连，并围绕所述驱动轴设置，一个摆盘设置在所述斜盘上，所述摆盘通过一个连杆连接在所述活塞上，以便使所述活塞在所述气缸中作往复运动，所述连杆的一端有一个球形部分，所述活塞的底端有一个球形凹面，其作用是牢固地容纳所述连杆的所述球形部分，同时允许所述连杆的所述球形部分沿所述球形凹面的内表面滑动，每个所述活塞的外圆周表面上至少有一道环形槽，至少有一个活塞环装于所述至少一道环形槽中，常温下该活塞环的外径大于所述活塞的外径，其改进在于：每个活塞上至少有一条通道，该通道的一端通至每个活塞外圆周表面的某一部位，该部位在所述至少一道槽的前方一段距离，所述通道的另一端通至所述球形凹面的内表面。

2、在包括压缩机壳体的制冷剂压缩机中，所述压缩机壳体包括一个气缸体、装于气缸体一端的前端板、装于气缸体另一端的后端板，所述后端板上设有一个排气腔和一个吸气腔，气缸体上设有若干气缸，曲轴箱位于这些气缸的前端，气缸体由所述前端板封闭，每个气缸中都有一个与其滑配的活塞，在驱动机构的作用下，所述活塞各在其相应的气缸中作往复运动，所述驱动机构包括一根驱动轴，该轴延伸通过前端板上的开口，并可旋转地被支承在所述开口中，一个驱动转盘与所述驱动轴固定连接，并随该驱动轴一道旋转，一个斜盘与所述驱动转盘相连，并围绕所述驱动轴设置，一个摆盘设置在所述斜盘上，所述摆盘通过一个连杆连接在所述活塞上，以便使所述活塞在所述气缸中作往复运动，所述连杆的一端有一个球形部分，所述活塞的底端有一个球形凹面，其作用是牢固地容纳所述连杆的所述球形部分，同时允许所述连杆的所述环形部分沿所述球形凹面的内表面滑动，每个所述活塞的外圆周表面上至少一道环形槽，至少有一个活塞环装于所述至少一道环形槽中，常温下该活塞环的外径大于所述活塞的外径，其改进在于：在每个所述活塞上至少有一条具有节流部分的通道，该通道的一端通至每个所述活塞的所述至少一条环形槽的底部表面，通道的另一端通至所述球形凹面的内表面。

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