专利名称：冷冻剂压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车空调系统使用的冷冻剂压缩机，更准确地说是涉及一种带有支撑驱动轴而改进的悬臂结构的摇摆板式压缩机。
带有支撑驱动轴的悬臂结构的摇摆板式压缩机是众所周知的。这些结构在美国专利3，552，886号和3，712，759号文件中都已公开。
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图1，带有普通悬臂结构的摇摆板式压缩机1包括一个圆筒形压缩机壳体2，一个前端板3和以气缸头4形式的后端板。气缸体21和曲轴箱22都设置在压缩机壳体2内。前端板3安装在压缩机壳体2的一个端部表面上，而设置的压缩机壳体2的另一端部表面上的气缸头4是通过阀板5用螺栓41固定在气缸体21的一个端部表面上的。一个开口31开在前端板3的中央部分用于穿过驱动轴6。
驱动轴6通过一个径向滚针轴承7可转动地支撑在前端板3上并伸入到曲轴箱22内。楔形凸轮转子8与驱动轴6的内端部分固定地耦合在一起并通过一个止推滚针轴承9可转动地支撑在前端板3的内端部表面上以便使其与驱动轴6一起转动。
在其中央部位配置有一个伞齿轮101的环形摇摆板10通过一个止推滚针轴承16安装在楔形凸轮转子8的倾斜的表面81上，并通过一个球形元件12可章动地支撑在支承元件11的端部，通过在气缸21和支承元件11之间插入一个键来防止该支承元件11转动。支承元件11是设置在由气缸体21的中央部分形成的一个中央孔211内并包含一个伞齿轮111和一个带有空心部分113的柄部112。一个调整螺丝17设置在中央孔211的一个端部。一个螺旋弹簧13设置在柄部112的空心部分113内并朝向摇摆板10来压紧支承元件11，由此使支承元件11的伞齿轮111与摇摆板10的伞齿轮101相啮合，并防止摇摆板10进行转动。
若干个气缸212都是在缸体21上以等角度分布。活塞14以滑动配合安装在每个气缸212中。每个活塞14通过每个连杆15连结在摇摆板10的周围，连杆15的一端通过一个球窝接头连结在活塞14上，而连杆15的另一端则也通过一个球窝接头连结在摇摆板10上。
气缸头4带有一个排气室42和一个环绕着排气室42的进气室43。一个在阀板5上形成的进气孔51分别与进气室43和气缸212相连通，而一个在阀板5形成的排气孔52分别与气缸212和排气室42相连通。
在工作中，当驱动轴6通过一个安装在前端板3的管形延伸段35上的电磁离合器18被一个驱动源进行驱动时，楔形凸轮转子8就与驱动轴6一起转动，由此摇摆板10就随着楔形凸轮转子8的转动运动进行不带转动的章动运动。因此，每个活塞14就通过摇摆板10的章动运动在气缸212内进行往复运动。螺旋弹簧13的弹力通过转动调整螺丝17可以进行调整。所以，尽管在工作中由于温度和尺寸误差的变化会引起尺寸的微小变化，但在止推转承9，楔形凸轮转子8，摇摆板10，伞齿轮101，钢球12和支承元件11之间相应的轴向间隙是可以通过调整螺旋弹簧13的弹力得到牢靠地保持。
上述摇摆板式压缩机一般是用作汽车空调系统的冷冻剂压缩机，因此该压缩机在通常使用条件下应需具有足够的耐久性。但是，在严酷的条件下，如在高温条件下长时间使用，就有可能发生驱动部件的卡住由此会造成压缩机机不能保持足够的耐久性。
当分析压缩机的驱动部件的卡住原因方面，这些部件在这种工作条件下真正的损坏是在驱动轴6的外表面发生的破裂，而该外表面是与支撑驱动轴6的径向滚针轴承7的内表面相接触的。由驱动轴6上破裂掉下的碎屑会导致驱动部件的损坏和压缩机发生卡住。
参看图2，图中显示出驱动轴6与径向轴承7的接触表面情况。破裂发生在部位A。表明在驱动轴6和径向轴承7之间实际接触表面的光滑面是发生在部位B。基于以上事实，可以发现驱动轴6的外表面不是均匀地与径向轴承7的内表面相接触的，也就是有可能驱动轴6与径向轴承7之间发生局部接触。
参看图3，图中显示压缩机中各部件之间的力学关系。局部接触的原因可以进行分析如下。作用于凸轮转子8的轴向外力包括根据每个活塞14压缩时的气体压缩总压力F1和由螺旋弹簧13的弹力所产生的轴向推力F2。当活塞14位于上死点时，压缩气体总压力F1作用于凸轮转子8的A点处，该点是包着连杆15的一个球窝接头处。轴向推力F2作用在凸轮转子8的中央部位由于上述压缩气体总压力F1和轴向推力F2作用在凸轮转子8的倾斜表面81上，则径向分力F3和F4就发生在径向上。
迎着压缩气体总压力F1和轴向推力F2产生的轴向反作用力F5就产生于止推轴承9上，所以，轴向力得以平衡。但是，还没有对径向分力F3和F4平衡的力，这样就产生一个绕着止推轴承9的B点转动凸轮转子8的力矩，以便使凸轮转子8与止推轴承9在上死点的对面一侧即下死点一侧分离开。因此，驱动轴6与所对应的径向轴承7的轴线呈一倾斜度并在驱动轴6和径向轴承7之间在C点和D点处发生局部接触。在驱动轴6与径向轴承7的轴线之间的倾斜角θ是根据径向轴承7的轴向长度和径向轴承7的内表面与驱动轴6的外表面之间的间隙大小来确定。
在上述结构中，由径向轴承7作用于驱动轴6上的力和平衡这些作用力的反作用力F6和F7可用下列方程式表示。
F3+F4＝F6-F7当每个尺寸如图3中所示的l1～l4，r1或r2，都已确定，则其力矩可以下列方程式表示。
F3·l′1+F4·l″2+F6·l′3-F1(r2-r1)-F2·r2-F7·l4＝0
如以上所指出的，假如驱动轴6在转动时与径向轴承7局部接触，从而在它们之间会发生破裂。由于径向轴承7在倾斜角θ条件下作用于驱动轴6上所产生的反作用力F6和F7都是根据气体总压力F1的变化而变化的。倾斜角θ在通常的间隙条件下是在0°至0.04°范围内预先确定的。因此，在严酷的工作条件，例如在大的空调载荷情况下是很容易发生破裂的。
本发明的主要目的是提供一种摇摆板式压缩机，该压缩机应具有足够的耐久性，甚至压缩机在严酷的条件下使用时也能获得足够的耐久性。
本发明的另一目的是提供一种摇摆板式压缩机，该压缩机能够在大的空调载荷情况下，在驱动轴和径向轴承之间防止发生局部接触。
根据本发明的摇摆板式压缩机包括一个带有若干气缸的压缩机壳体和一个靠近各气缸的曲轴箱。一个可往复运动的活塞以滑配合安装在各个气缸中，并与驱动机构相耦合。该驱动机构包括一个通过一个径向轴承可转动地支承在压缩机壳体上的驱动轴和一个楔形凸轮转子安装在驱动轴的一端上。一个摇摆板是通过一个压紧机构进行压紧的并由旋转运动改变为章动运动。驱动轴安装在楔形凸轮转子上是与楔形凸轮转子的一个轴向端部表面朝着活塞的上死点一侧呈某一个倾斜角θ1。而且，楔形凸轮转子的内端部表面与推力轴承均匀接触。
本发明另外的目的，特征和其它方面将通过结合以下附图对本发明的最佳实施例进行详细描述后获得了解。
图1是一个常用的摇摆板式压缩机的截面剖示图。
图2是图1所示驱动轴的外表面的一部分的放大图。
图3是用以表明作用于图1所示的凸轮转子和驱动轴上各种力之间关系的说明图。
图4是按照本发明的一个摇摆板式压缩机的实施例的部分截面剖示图，用以显示凸轮转子和驱动轴的组装情况。
图5是一个压缩机的部分截面剖示图，用以显示图4所示的前端板和驱动轴的组装情况。
图6是一个压缩机的部分截面剖示图，用以说明饬ψ饔糜谕 所示组装件上的情况。
参看图4，图中表明按照本发明实施例的一个驱动轴和一个楔形凸轮转子的结构。该凸轮转子8是楔形截面的，该凸轮转子8的一个轴向端部表面是通过线段St的直线来表示。在通常情况下与凸轮转子8组装在一起的驱动轴6的轴线用图4中的直线OR表示，它垂直于由楔形凸轮转子8的轴向端部表面构成的直线St。与此相反，在本发明中，驱动轴6组装在楔形凸轮转子8上，要使驱动轴6的轴线Os相对于轴线OR朝着上死点，即向着凸轮转子8较厚的一侧所确定的上死点一侧延伸的线段是倾斜的以形成某一角度(图4中所表示的θ1度)。
其值由以下方程确定θ＝tan-1(c/l)其中l是径向轴承7的轴向长度，而C是径向轴承7的内表面和驱动轴6的外表面之间的间隙。而且，设置在凸轮转子8的轴向端部表面上用于径向滚针轴承9的座圈91在凸轮转子8的较厚部分是倾斜的以形成一个角θ2。
参看图5，图中显示出安装在摇摆板式压缩机1的前端板3上的楔形凸轮转子8和驱动轴6的组装件。如图1所示，螺旋弹簧13的弹力作为一个推紧力机构是通过调整螺丝17可调整的，这样轴向推力F2可以调整成一个比通常要大一些的预定值。由于轴向推力F2是一个大于驱动轴6和凸轮转子8的连结部分的力的一个预定值，所以驱动轴被向左转了，由此则楔形凸轮转子8的轴向端部表面就与推力轴承9均匀地接触。这时，驱动轴6的外表面与径向轴承7的内表面就在两个点，即M和N点上相接触。则在驱动轴6的轴线OS和径向轴承7的轴线OB之间的夹角θ2就由以下方程式确定θ2＝tna-1(c/l)其中1是径向轴承7的轴向长度，而C是径向轴承7的内表面和驱动轴6的外表面之间的间隙。
在图5中的驱动轴6的中心轴线OS与凸轮转子8的轴向端部表面之间的夹角与图4中的夹角相差一个φ角度，其值为θ1减去θ2。假如楔形凸轮转子8与驱动轴6的连结部分的强度系数是K，则作用于驱动轴6上的右旋力矩Ms之值等于Kφ，在上述条件下，作用于上述另件上的力和力矩之间的平衡关系可以由下列方程表示。
F4+F6＝F7F2＝F5F5·R+1＝6·l′2-F4·l1-F7(l′2+l′3)＝0MS＝Kφ＝F7(l2+l′3)-F6·l2其中l1，l2，l3或R是如图5所示的每个尺寸，F2，F4，F5，F6或F7是作用于每个另件上的每个力，F5是止推轴承9上反作用力，F6或F7是径向轴承7上反作用力，而MS是由于驱动轴6与凸轮转子8之间的角度变化而作用于驱动轴6上的右旋转力矩。变化的角度φ等于θ1减去θ2。
如图6所示，当压缩机1工作过程中，其外力包括作用于凸轮转子8的倾斜表面81上的气体总压力F1和轴向推力F2。径向分力F3和F4是产生于外力F1和F2并作用于凸轮转子8的倾斜表面81上。这些径向分力F3，F4转动凸轮转子8使它向上死点一侧推紧。因此，驱动轴6朝着图6所示的左侧点M转动，该点M位于径向轴承7的外端处，即驱动轴6相对于凸轮转子8的位置朝着下死点一侧位移了，结果使径向轴承7的轴线OB和驱动轴6的轴线Os彼此间趋于平行，这样驱动轴6就被支撑在它的外表面的径向轴承7的上侧内表面上。假如凸轮转子8和驱动轴6的连结部分的强度系数是K，则作用于驱动轴6上的右旋转力矩MS等于Kφ，这样使驱动轴6牢固地与径向轴承7的上侧内表面保持均匀地接触。
在上述条件下，作用于上述各另件上的各种力和力矩之间的平衡关系可以由以下方程式表示F3+F4＝F6F1+F2＝F5F5·R-F4·l1-F1·R′-F6(l2+l4)＝0MS＝Kφ＝F6(l2+l4)其中l1，l2，l3，R或R′是图6所示的每个尺寸，F1，F2，F3或F4是以上所描述的相同的作用力，F5是止推轴承9上的反作用力，F6或F7是径向轴承7上的反作用力，而MS是由于驱动轴6与凸轮转子8之间角度的变化而作用于驱动轴6上的右旋转力矩。该变化的角度值等于θ1减去θ2。
如上面说明书中所解释的，当压缩机1工作过程中，驱动轴6的外表面牢固地与径向轴承7的内圆周部分保持均匀地接触，从而防止驱动轴6的表面部分破裂。而且由于楔形凸轮转子8的轴向端部表面是通过活塞的气体总压力所产生的轴向推力F1和F2朝着止推轴承9方向推紧的，楔形凸轮转子8的轴向端部表面就均匀地与推力轴承9相接触，从而推力轴承座圈91也就防止了在它的表面上发生破裂。
此外，在本发明的另一个实施例中是采用排气压力用以代替螺旋弹簧，其反冲力比图1所示的螺旋弹簧的要大些。一个在阀板5上形成的孔50，以便使排气室42与气缸体212的中央孔211相连通。流入中央孔211的排出气体通过调整螺丝17与中央孔211之间的间隙;并作用在支承元件11上。因此，凸轮转子8的轴向端部表面就通过常用的螺旋弹簧13和排出气体的气体压力的反冲力朝着止推轴承9方向推紧。在此实施例中所获得的效果与上述实施例的效果一样。
前面已经结合最佳实施例对本发明进行了详细描述，但这些描述只是举例说明而不是对本发明进行限制。很容易理解，在本发明的范围内，本专业的普通技术的人员都可以进行各种改变和更改。
权利要求
1.一种摇摆板式压缩机中包括一个带有若干个气缸的压缩机壳体，和一个靠近上述气缸的曲轴箱，一个可往复运动的活塞可滑动地安装在每个上述气缸中，一个耦合在上述活塞上以获得往复运动的驱动机构，该驱动机构还包括可转动地支承在上述压缩机壳体内的一个驱动轴，该驱动轴通过一个径向轴承和一个可转动地支承在上述压缩机内端部表面上的一个止推轴承上，和一个由推紧机构推紧的使转动运动改变为章动运动的摇摆板，其改进部分有上述驱动轴是以一个预定的倾斜度安装在上述楔形凸轮转子的轴向端部表面上，而且所述楔形凸轮转子的内端部表面与上述止推轴承均匀地接触。
2.如权利要求1所述摇摆板式压缩机，其中所述推紧力机构是一个具有较大的弹力的螺旋弹簧。
3.如权利要求2所述摇摆板式压缩机，其中所述推紧力机构是一个与排气室的中央孔相连通的孔。
全文摘要
公开了一种摇摆板式压缩机，它包括一个带有若干气缸的压缩机壳体和一个靠近各气缸的曲轴箱。可往复运动的活塞分别以可滑动地安装在每个气缸中。一个驱动机构耦合在各活塞上以实现往复运动。该驱动机构包括通过一个径向轴承以可转动地支持在压缩机壳体上的驱动轴和一个楔形凸轮转子。该驱动轴以某一角度θ1的倾斜度安装在楔形凸轮转子的一个轴向端部表面上。通过一个推紧力机构均匀地接触到止推轴承上，由此以防止止推轴承受到损坏。
文档编号F04B1/14GK1034979SQ8810086
公开日1989年8月23日 申请日期1988年2月11日 优先权日1988年2月11日
发明者高桥晴男, 寺内清, 畠山秀春, 熊谷修三 申请人:三电有限公司