可变容量压缩机.pdf

本发明提供一种可变容量压缩机。可变容量压缩机(1)的铰链机构(40)包括：从旋转构件(21)向倾斜运动构件(24)突出设置的臂(41)；从倾斜运动构件(24)向旋转构件(21)突出设置，承受来自上述旋转构件的臂(41)的转矩的臂(43)；固定在旋转构件的臂(41)和倾斜运动构件的臂(43)中的一个臂上的销(51)；以及轴向负荷受压面(53a、53b)，其形成在旋转构件的臂(41)和倾斜运动构件的臂(43)中的另一个臂上，并且通过与上述销(51)抵接来承受在旋转构件(21)和倾斜运动构件(24)之间产生的轴向负荷。斜板(24)为最大倾斜角时的销(51)和轴向负荷受压面(53a)之间的抵接部位至少处于从上止点对应位置(TDC)向旋转方向前方R的27°～90°角度范围内。

1.  一种可变容量压缩机，其特征在于，包括：驱动轴、旋转构件、倾斜运动构件、铰链机构以及活塞，上述旋转构件固定在上述驱动轴上而与驱动轴一体地旋转；上述倾斜运动构件向上述驱动轴的轴向滑动自如地安装在该驱动轴上并且相对于上述驱动轴倾斜自如地安装在上述驱动轴上；上述铰链机构允许上述倾斜运动构件的倾斜运动，并将上述旋转构件的转矩传递到上述倾斜运动构件上；上述活塞随着上述倾斜运动构件的旋转运动而在气缸筒内往返运动，其特征在于，
上述铰链机构包括：从上述旋转构件向上述倾斜运动构件突出设置的臂；从上述倾斜运动构件向上述旋转构件突出设置，承受来自上述旋转构件的臂的转矩的臂；设置在上述旋转构件的臂和上述倾斜运动构件的臂中的一个臂上的销；以及轴向负荷受压面，其形成在上述旋转构件的臂和上述倾斜运动构件的臂中的另一个臂上，并且通过与上述销抵接来承受在上述旋转构件和上述倾斜运动构件之间产生的轴向负荷，
上述倾斜运动构件为最大倾斜角时的上述销和上述轴向负荷受压面之间的抵接部位至少处于从上止点对应位置向旋转方向前方R的27°～90°角度范围内。

2.  根据权利要求1所述的可变容量压缩机，其特征在于，
上述倾斜运动构件为最大倾斜角时的上述销和上述轴向负荷受压面之间的抵接部位处于从上止点对应位置向旋转方向前方R的27°～37°角度范围内。

3.  根据权利要求1所述的可变容量压缩机，其特征在于，
上述旋转构件的臂呈两岔状，具有滑动自如地夹持上述倾斜运动构件的臂的狭缝。

4.  根据权利要求1所述的可变容量压缩机，其特征在于，
上述倾斜运动构件的臂呈两岔状，具有滑动自如地夹持上述旋转构件的臂的狭缝。

5.  根据权利要求1所述的可变容量压缩机，其特征在于，
上述销是相对于上述旋转构件的臂或上述倾斜运动构件的臂独立的构件，被固定在该臂上。

可变容量压缩机
技术领域
本发明涉及一种可变容量压缩机，该可变容量压缩机具有能一边传递转矩一边能相对旋转运动的铰链机构。
背景技术
例如，日本特开2004-068756号公报中公开了一种以往的可变容量压缩机。如图11～图13所示，该可变容量压缩机包括：驱动轴105；固定在驱动轴105上并与驱动轴一体旋转的转子103；可滑动自如地安装在驱动轴105上的斜板101(凸轮板)；被卡定在斜板101上且往返运动自如地被收纳在未图示的气缸筒内的未图示的活塞，可通过使斜板101的倾斜角变化来改变活塞的冲程，从而改变排出容量。一边从转子103向斜板101传递扭矩一边使斜板的倾斜角变化，因此在转子103和斜板101之间设有铰链机构。
铰链机构包括自转子103向斜板101突出设置的转子的臂104、自斜板101向转子103突出设置的斜板的臂102。转子的臂104与斜板的臂102沿旋转方向相互叠合，由此与驱动轴105一体地旋转的转子103的旋转传递到斜板101上。在转子的臂104的基端上设有轴向负荷受压面106。通过该轴向负荷受压面106，承接作用于斜板101上的来自活塞的压缩反作用力(轴向负荷)。该受压面106也起到随着斜板的臂102的滑动而改变、引导斜板101的倾斜角的作用。
在该斜板式压缩机中，如图12、13所示，来自活塞的压缩反作用力Fp最大的位置与斜板101的上止点对应位置TDC不一致且位于该上止点对应位置的旋转方向前方。因此，压缩反作用力Fp相对于通过斜板101的上止点对应位置TDC和下止点对应位置BDC的线C不左右对称地施加，因此如图13所示那样在斜板101上施加有扭转力Fn。由此，斜板24相对于线C倾斜并扭转。斜板101这样扭转时，斜板101的臂102的角部K1咬入转子103的臂104中并且转子103的臂104的角部K2咬入斜板101的臂102中。这样一来，在改变斜板101的倾斜角时产生在两者102、104间的滑动阻力就极大。
发明内容
本发明是基于现有技术做成的，其目的在于提供一种可变容量压缩机，可抑制斜板的扭转并使斜板的臂和转子的臂之间产生的滑动阻力变小。
本发明的可变容量压缩机，其包括：驱动轴、旋转构件、倾斜运动构件、铰链机构以及活塞，上述旋转构件固定在上述驱动轴上而与驱动轴一体地旋转；上述倾斜运动构件向上述驱动轴的轴向滑动自如地安装在该驱动轴上并且相对于上述驱动轴倾斜自如地安装在上述驱动轴上；上述铰链机构允许上述倾斜运动构件的倾斜运动，并将上述旋转构件的转矩传递到上述倾斜运动构件上；上述活塞随着上述倾斜运动构件的旋转运动而在气缸筒内往返运动，其特征在于，
上述铰链机构包括：从上述旋转构件向上述倾斜运动构件突出设置的臂；从上述倾斜运动构件向上述旋转构件突出设置，承受来自上述旋转构件的臂的转矩的臂；设置在上述旋转构件的臂和上述倾斜运动构件的臂中的一个臂上的销；以及轴向负荷受压面，其形成在上述旋转构件的臂和上述倾斜运动构件的臂中的另一个臂上，并且通过与该销抵接来承受在上述旋转构件和上述倾斜运动构件之间产生的轴向负荷，上述倾斜运动构件为最大倾斜角时的上述销和上述轴向负荷受压面之间的抵接部位至少处于从上述倾斜运动构件的上止点对应位置向旋转方向前方R的27°～90°角度范围内。
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最大冲程状态的剖视图。
图2是该可变容量压缩机的最小冲程状态的剖视图。
图3是该可变容量压缩机的组装了驱动轴、转子和斜板的组件的最大冲程状态的侧视图。
图4是该组件的最小冲程状态的侧视图。
图5是该组件的立体图。
图6是表示该组件的卸下斜板主体的状态的、从图3中向视VI方向观察的图。
图7是表示排出压力Pd的上限值即Pd＝3.16Mpa的一个气缸筒内的压力线图的理论值的图。
图8是表示排出压力Pd的下限值即Pd＝1.12Mpa的一个气缸筒内的压力线图的理论值的图。
图9是表示测定的气缸筒内的压力峰值和转速的关系的结果的图。
图10是表示可变容量压缩机的组件的变形例的立体图。
图11是以往的可变容量压缩机的与图3相当的图。
图12是从图11中的向视XII的侧视图。
图13是表示从11的状态斜板被施加了大的压缩反作用力时扭转的状态的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式的可变容量压缩机以及其所使用的铰链机构进行说明。
首先，参照图1、2对本实施方式的可变容量压缩机的概略进行说明。图1是表示最大冲程的状态，图2是表示最小冲程的状态。
如图1、2所示，可变容量压缩机1包括气缸体2、前部外壳4和后部外壳6；上述气缸体2具有多个(在本例中为6个)等间隔地配置在圆周方向上的气缸筒3；上述前部外壳4与该气缸体2的前端面相连接，且在内部形成有曲轴室5；上述后部外壳6通过阀板9与气缸体2的后端面相连接，且在内部形成有吸入室7以及排出室8。上述气缸体2、前部外壳4和后部外壳6通过多个贯穿螺栓B连结固定。
阀板9包括将气缸筒3与吸入室7连通的吸入孔11、以及将气缸筒3与排出室8连通的排出孔12。
在阀板9的靠气缸体2的一侧的面上设有使吸入孔11开闭的未图示的阀机构，另一方面，在阀板9的靠近后部外壳6的一侧的面上设有使排出孔12开闭的未图示的阀机构。
在气缸体2以及前部外壳4的中心的支承孔19、20通过轴承17、18枢轴支承有驱动轴10，由此，该驱动轴10在曲轴室5内旋转自如。
在曲轴室5内设有固定设置在上述驱动轴10上的作为“旋转构件”的转子21、和安装在驱动轴10上的作为“倾斜运动构件”的斜板24。斜板24包括毂25和固定在该毂25的凸缘部上的斜板主体26，该毂25安装在驱动轴10上，可沿着驱动轴的轴心自如滑动并相对于驱动轴的轴心自如地倾斜运动。
在各气缸筒3中滑动自如地收容有活塞29，该活塞29利用半球状的一对活塞瓦30、30与斜板24的斜板主体26相连结。
铰链机构40介于作为旋转构件的转子21和作为倾斜运动构件的斜板24的毂25之间，利用该铰链机构40可允许斜板24的倾斜角的变化并将转子21的转矩传递到斜板24上。在驱动轴10旋转时，转子21与该驱动轴10一体地旋转，该转子21的旋转通过铰链机构40传递到斜板24上。斜板24的旋转通过一对活塞瓦30、30转换成活塞29的往返运动，活塞29在气缸筒3内往返运动。通过该活塞29的往返运动，吸入室7内的制冷剂通过阀板9的吸入孔11被吸入到气缸筒3内之后被压缩，通过阀板9的排出孔12而排出到排出室8中。
可变容量的控制
在该可变容量压缩机上，为了调整活塞29的后面侧的曲轴室压力Pc和活塞29的前面侧的吸入室压力Ps的压差(压力平衡)而使斜板24的倾斜角变化，设有压力控制机构。压力控制机构包括：将曲轴室5与吸入室7连通的抽气通路(未图示)、将曲轴室5与排出室8连通的供气通路(未图示)、设置在该供气通路的中途且控制供气通路的开闭的控制阀33。
在利用控制阀33使供气通路打开时，排出室8的制冷剂通过供气通路流入曲轴室5，曲轴室压力Pc就上升，由此，斜板24的倾斜角因曲轴室压力Pc和吸入室压力Ps的压力平衡而变小。结果活塞冲程就变小，排出量就减少。相反，在利用控制阀33使供气通路关闭时，曲轴室5的制冷剂通过抽气通路慢慢抽出到吸入室7，由此，曲轴室压力Pc就降低，由此，斜板24的倾斜角因曲轴室压力Pc与吸入室压力Ps的压力平衡而变大。结果活塞冲程就变大，排出量就增加。另外，斜板24的倾斜角如下变化：在毂25向气缸2侧靠近移动时，斜板24的倾斜角减小，另一方面，在毂25沿从气缸2侧离开的方向移动时，斜板24的倾斜角增大。
铰链机构
接着参照图3～6说明铰链机构40。
图3是驱动轴、转子和斜板的组件的最大冲程状态的侧视图。图4是该组件的最小冲程状态的侧视图。图5是该组件的最大冲程状态的立体图。图6是表示该组件的卸下斜板主体的状态的、从图3中向视VI方向观察的图。
如图3～6所示，铰链机构40包括自转子21向毂25突出设置的臂41、和自毂25向转子21突出设置的臂43。转子的臂41和毂的臂43沿转矩传递方向Ft(＝驱动轴10的旋转方向切线方向)叠合，由此转子21的转矩被传递到斜板24上。在本例中，如图3、4所示为如下构造：转子的臂41具有沿着轴向XY(与转矩传递方向Ft正交的方向)延伸的狭缝41s而形成为两岔状，斜板的臂43滑动自如地夹在该狭缝41s内(即一对臂41a、41b之间)。另外，在本例中，斜板的臂43也形成为两岔状。
斜板24旋转时，活塞29往返运动而在斜板24上施加来自活塞29的压缩反作用力(轴向负荷Fp)。该压缩反作用力Fp通过销51与轴向负荷受压面53a、53b的抵接而被承接，该销51压入固定在斜板24的臂43的压入孔中，轴向负荷受压面53a、53b设在转子21的臂41a、41b的顶端上。另外，销51沿旋转构件21和斜板24的旋转轨迹的切线方向延伸，换言之，销51向转矩传递方向Ft延伸。
该轴向负荷受压面53a、53b具有改变、引导斜板的倾斜角的功能。因此，斜板24的倾斜角被改变时，在销51与轴向负荷受压面53a、53b之间施加有轴向负荷Fp(来自活塞的压缩反作用力)状态下，斜板24的倾斜角被改变。
在销51与转子21的轴向负荷受压面53a、53b之间的抵接面间施加有大的压缩反作用力(轴向负荷Fp)，因此对销51与转子21的轴向负荷受压面53a、53b实施了淬火加工等增加硬度的加工。
轴向负荷受压面53a、53b的位置
在此，本发明人进行研究的结果表明，压缩反作用力Fp为最大的位置处于将排出压、吸入压和转速作为变量而从斜板24的上止点对应位置TDC向旋转方向前方R的α＝27°～90°的范围内(参照图7、8、9)。其中判断出特别是压缩反作用力Fp变大的位置为压缩载荷最大时(即排出压与吸入压的压差最大时)，在此时将转速作为变量，从斜板24的上止点对应位置TDC向旋转方向前方R的α＝27°～37°的范围内(参照图7、9)。
使用制冷剂134a等时，吸入压力的范围处于0.26Mpa～0.51Mpa，排出压力的范围处于3.16Mpa～1.12Mpa。在该范围内的气缸筒内的压力峰值(即排出阀的开阀时刻)的理论值如图7所示那样其上限值为323°(从上止点向旋转方向前方37°)其下限值如图8所示那样为270°(从上止点向旋转方向前方90°)。图7是表示排出压力Pd的上限值即Pd＝3.16Mpa的一个气缸筒内的压力线图的理论值的图。图8是表示排出压力Pd的下限值即Pd＝1.12Mpa的一个气缸筒内的压力线图的理论值的图。
并且，这样的气缸筒内的压力峰值点与驱动轴的转速相对应而迟于上述理论值。试验的结果表明，如图9所示，气缸筒内的压力峰值点迟于上述理论值最大10°。更具体来说，驱动轴的旋转为低速旋转时(实际上是车辆的空转状态)，迟于上述理论值4°，驱动轴的旋转为高速旋转时(实际上是车辆为100Km/h以上的运转状态)，迟于上述理论值10°。
因此，来自活塞29的压缩反作用力Fp最大的范围处于将排出压、吸入压和转速作为变量而从斜板24的上止点对应位置TDC向旋转方向前方R的27°～90°的角度范围内。其中，特别是压缩反作用力FP变大的位置为排出压与吸入压的压差最大时(即排出压＝3.16Mpa且吸入压＝0.26Mpa时)，其理论值为从上止点对应位置TDC向旋转方向前方R偏移37°的位置，因转速的不同，从理论值37°向旋转方向后方最大延迟10°，因此处于从上止点对应位置TDC向旋转方向前方R的α＝27°～37°的范围内(参照图7、9)。
与此相对应，在本实施方式中，优选斜板24为最大倾斜角时的销51和轴向负荷受压面53a、53b之间的抵接部位的一个(在本例中为53a)被设置在从斜板24的上止点对应位置TDC向旋转方向前方R的α＝27°～90°的角度范围内。更优选处于从上止点对应位置TDC向旋转方向前方R的α＝27°～37°的角度范围内。另外，在本例中，在排出压与吸入压的压差最大且转速为低速时(空转时)，问题最明显，因此被设置在与该此相对应的位置即从斜板24的上止点对应位置TDC向旋转方向前方R的33°的位置(即从理论值37°延迟4°的位置)。
因此，根据本实施方式，可通过轴向负荷受压面53a的正面或接近于正面的位置承受来自活塞29的压缩反作用力Fp，由此，可比以往减小斜板24的扭转。结果，可减小斜板的臂43和转子的臂41之间产生的滑动阻力，提高压缩机的控制性。
效果
利用如上所述的结构，根据该实施方式，具有如下效果。
首先第1，本实施方式的可变容量压缩机中，铰链机构40为包括如下构件的构造：从转子21突出设置的臂41、从斜板24突出设置并承受来自上述转子的臂41的转矩的臂43、设置在转子的臂41和斜板的臂43中的一个(在本例中为斜板的臂43)上的销51、以及轴向负荷受压面53a、53b，其形成在转子的臂41和斜板的臂43中的另一个(在本例中为转子的臂41)上，并且通过与销51抵接来承受来自活塞29的压缩反作用力Fp(轴向负荷)，并且，斜板24为最大倾斜角时的销51和轴向负荷受压面53a、53b之间的抵接部位的一个(在本例中为53a)被设置在来自活塞29的压缩反作用力Fp最大的位置，即从上止点对应位置向旋转方向前方R的27°～90°的角度范围α°内。
因此，可通过更靠近正面的位置承受来自活塞29的压缩反作用力Fp，由此，能防止斜板24象以往那样扭转。结果，就能减小斜板的臂43和转子的臂41之间产生的滑动阻力，提高压缩机的控制性。
第2，在本实施方式的可变容量压缩机中，斜板24为最大倾斜角时的销51和轴向负荷受压面53a、53b之间的抵接部位的一个(在本例中为53a)被设置在从上止点对应位置TDC向旋转方向前方R的27°～37°的角度范围α°内。因此，能更缩小斜板的臂43和转子的臂41之间产生的滑动阻力。
第3，构造如下所述：两臂41、43的任一个(本例中为斜板的臂43)为具有狭缝41s的两岔状，另一臂(本例中是转子的臂41)滑动自如地夹在该狭缝41s中。因此，难以在两臂41、43产生晃动，较佳。
第4，根据本实施方式，铰链机构40的结构如下：销51与转子的臂41和斜板的臂43分体地构成。被固定在其中之一上(本例中为斜板的臂43上)。
因此，销51通过由与臂(本例中为斜板的臂43)不同的构件形成，因此只要对销51进行淬火等增加硬度的加工，不需要对臂(本例中为斜板的臂43)进行淬火等增加硬度的加工，能降低制造成本。
销51与臂(本例中为斜板的臂43)分体，因此也比较容易将销51的外周面加工成复杂的面形状。该情况与将臂(本例中为斜板的臂43)加工成复杂的面形状的情况相比，能降低制造成本。也可以只对销51进行零件更换。
另外，本发明丝毫不限定于上述实施方式。
例如，在上述实施方式中，将销51固定在斜板的臂43上，且轴向负荷受压面53a、53b设在转子的臂41上，但在本发明中，也可以将轴向负荷受压面设在斜板的臂43上且将销51设在转子的臂41上。
在本实施方式中，臂与销51分体设置，但也可以销与臂41或43一体地形成。
在上述实施方式中，轴向负荷受压面53a、53b相对于上止点对应位置TDC左右对称地设置，但在本发明中，轴向负荷受压面53a、53b也可以相对于上止点对应位置TDC不左右对称地设置。
在上述实施方式中，在转子的臂41上设有狭缝41s，斜板的臂43滑动自如地夹在该狭缝41s中，但在本发明中，如图10的变形例所示，也可以斜板的臂43上设有狭缝43s，转子的臂41滑动自如地夹在该狭缝43s中。
在上述实施方式中，销的截面为圆形，但在本发明中也可以采用其他的截面形状。
在上述实施方式中，将分体构件的斜板主体26和毂25组合而构成斜板24，但在本发明中也可以是将斜板主体和毂预先一体成形的斜板。另外，在上述实施方式中，为没有套筒而将斜板24直接安装在驱动轴10上的无套筒构造，但在本发明中也可以通过套筒将斜板安装到驱动轴上。
另外，在上述本实施方式中采用的是斜盘(swash)式的斜板，但本发明也可以采用摆动(wobble)式的斜板。
只要在本发明的技术范围内，就可以用其他各种形态实施本发明。