专利名称：可变排量式压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可变排量式，尤其涉及在可变排量运行过程中降低振动和噪音。
背景技术：
通常，活塞式压缩机设置有制动器，以便使得吸气簧片阀在吸气时不发生自激励振动。然而，在活塞式可变排量式压缩机中，吸气量在最大排量状态和可变排量状态之间变化。因此，当所设置的制动器调节到最大排量状态，吸气簧片阀没有开启到足够的开度并且没有抵靠制动器，特别是当排量较小时，或当压缩机在停机状态中启动时，这时排量是最小的。因此，吸气簧片阀产生自激励的振动，从而导致吸气脉动，这种振动可能传播到压缩机的内部，由此产生噪音。
对于这一点，例如美国专利US6527848披露了一种其中设置有开度控制阀的压缩机，该控制阀控制吸气通道的开启区域，由此消除当流率较低时的压力波动。
然而，在US6527848所披露的结构中，开度控制阀是借助由吸气通道中的气流引起的压力差以及弹簧力来操纵的，因此当节流效果优先时，当排量最大时也可获得节流效果，由此使得性能变差，然而在小排量运行过程中，使得性能相当于最大排量状态的措施造成不可能实现足够程度的节流，但这时需要产生节流效果。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题。本发明的一目的在于提供这样的一种可变排量式压缩机，该压缩机在可变排量运行过程中可靠地实现降低由吸气压力波动引起的振动并且保持足够的流率，由此使得保持必要的性能。
依据本发明的可变排量式压缩机借助调节曲柄腔压力来实现可变排量控制，该可变排量式压缩机包括吸气端口；吸气腔；在该吸气端口与该吸气腔之间建立连通的吸气通道；以及开度控制阀，其布置在该吸气通道中并且适于基于该吸气端口中的吸气压力与该曲柄腔压力之间的压力差来调节吸气通道的开度。
通过不仅将吸气压力施加在该开度控制阀上而且还将依据排量变化的曲柄腔压力施加在该开度控制阀上，从而使得可以在最大排量运行过程抑制节流效果并且在小排量运行过程中程度足够地应用该节流效果。
图1是依据本发明的实施例1的可变排量式压缩机的结构的截面图；图2是在实施例1中最大排量运行过程中的开度控制阀的状态的示意图；图3是在实施例1中可变排量运行过程中的开度控制阀的状态的示意图；图4是在实施例2中最大排量运行过程中的开度控制阀的状态的示意图；图5是在实施例2中可变排量运行过程中的开度控制阀的状态的示意图；图6是在实施例2的变型中可变排量运行过程中的开度控制阀的状态的示意图；图7是在实施例2的另一变型中可变排量运行过程中的开度控制阀的状态的示意图；图8是在实施例3中最大排量运行过程中的开度控制阀的状态的示意图；图9是在实施例3中可变排量运行过程中的开度控制阀的状态的示意图；图10是在实施例4中最大排量运行过程中的开度控制阀的状态的示意图；和图11是在实施例4中可变排量运行过程中的开度控制阀的状态的示意图。
具体实施例方式
以下参照附图来描述本发明的实施例。
实施例1图1示出了依据本发明的实施例1的可变排量式压缩机的结构。前壳体2连接到缸体1的前端部上，并且后壳体4借助居中的阀成形件3连接到缸体1的后端部上。曲柄腔5由缸体1和前壳体2来限定，并且驱动轴6由缸体1和前壳体2可旋转地支承，以便延伸穿过曲柄腔5。驱动轴6的前端部从前壳体2向外突伸，并且与(未示出的)旋转驱动源例如车辆发动机或马达连接。在前壳体2中，旋转支承件7固定到驱动轴6上，并且斜盘8安装成便于与旋转支承件7接合。斜盘8在其中心具有通孔，驱动轴6延伸穿过该通孔，并且在这种状态下，从斜盘8突伸的导向销9可滑动地装配在导向孔10中，该导向孔形成在旋转支承件7中。由于导向销9和导向孔10的接合，斜盘8与驱动轴6一体地旋转，并且该斜盘如此被支承，即，便于沿驱动轴6的轴向滑动和倾斜。另外，旋转支承件7由布置在前壳体2的前端内壁部分中的止推轴承11可旋转地支承。
在缸体1内，多个缸孔12围绕驱动轴6形成且布置，并且活塞13可滑动地容纳在每一缸孔12中。每一活塞13借助其间的滑履14与斜盘8的外周部分接合。当斜盘8随驱动轴6旋转时，借助包括旋转支承件7、斜盘8、导向销9、和滑履1 4的曲柄机构，每一活塞13沿驱动轴6的轴向在缸孔12内往复运动。
在后壳体4的中心处，限定有面对阀成形件3的吸气腔15，并且在吸气腔15的外周处，限定有围绕吸气腔15的排气腔16。
另外，在曲柄腔5与排气腔16之间连通的连通通道17形成在缸体1和后壳体4中，并且在连通通道17的大致中点位置处，布置有由电磁阀构成的排量控制阀18。另外，在曲柄腔5与吸气腔15之间建立恒定连通的放气通道19形成在缸体1中。
另外，后壳体4具有暴露于外部的吸气端口20，并且在吸气端口20与吸气腔15之间建立连通。经过吸气通道21的中途位置，形成有用于可移动地调节吸气通道21的开度的开度控制阀V的阀腔22，并且吸气腔15经形成在阀腔22的内壁表面中的主吸气端口23和副吸气端口24连接到阀腔22。在阀腔22中，可移动地容纳有柱形阀体25，以便调节吸气通道21的开度。另外，阀腔22的底部22a经连通通道26和17与曲柄腔5连通。
如图2所示，主吸气端口23具有大的开口区域S1，以便在最大排量运行过程中保持流率，然而沿阀体25的运动方向形成在主吸气端口23附近的副吸气端口24具有小的开口区域S2，以便获得程度足够低的节流以便限制在可变排量运行过程中的压力波动。主吸气端口23依据阀体25的运动可选择性地开启和关闭，然而副吸气端口24恒定地开启，这与阀体25的运动无关。吸气压力Ps作用在阀体25的面对吸气端口20的前表面上，并且曲柄腔5的压力Pc作用在阀体25的面对阀腔22的底部22a的后表面上。
在主吸气端口23与副吸气端口24之间的边界附近的阀腔22的内壁表面的部分中，布置有用于调节阀体25的运动的制动器22b。
当阀体25朝向底部22a在阀腔22中缩回时，主吸气端口23和副吸气端口24如图2所示地开启。相反地，如图3所示，当阀体25朝向吸气端口20在阀腔22中前进时，阀体25在这样的位置抵靠制动器22b，即在该位置处主吸气端口23完全关闭，而副吸气端口24开启。
接着，描述可变排量式压缩机的运行。当驱动轴6旋转时，活塞13向后移动，即在缸孔12内缩回，由此在吸气腔15内的制冷剂气体使得吸气簧片阀推离阀成形件3的吸气端口27，并且流入缸孔12内，并且由于活塞13的随后向前运动，即在缸孔12内前进，制冷剂气体使得排气簧片阀推离该阀成形件3的排气端口28并排到排气腔16中。
排量控制阀18的开度是可变的，由此可实现对于从排气腔16经连通通道17引入到曲柄腔5的气体量与从曲柄腔5经放气通道19排放到吸气腔15中的气体量之间的平衡的控制，从而确定曲柄腔5内的压力Pc。当排量控制阀18的开度变化以便改变曲柄腔5内的压力Pc时，曲柄腔5与带有其间的活塞13缸孔12之间的压力差也改变，由此可改变斜盘8的倾斜角度。结果为，可调节活塞13的行程即压缩机的排量。
例如，当曲柄腔5内的压力Pc下降时，斜盘8的倾斜角度增大，并且活塞13的行程增大，导致排量增大。相反，当曲柄腔5内的压力Pc上升时，斜盘8的倾斜角度减小，并且活塞13的行程减小，导致排量减小。
在最大排量运行过程中，借助排量控制阀18的开度的设定可减小曲柄腔5的压力Pc，并且该压力变为大致等于吸气压力Ps。当曲柄腔压力Pc大致等于吸气压力Ps时，不再有由于曲柄腔压力Pc克服吸气压力Ps产生以推动阀体25以便减小吸气端口20的开度的推力。其结果为，由于气体从吸气端口20经吸气通道21流入吸气腔15，因此开度控制阀V的阀体25在阀腔22中朝向底部22a缩回。如图2所示，这使得主吸气端口23和副吸气端口24完全打开，其开口区域变为S1+S2。这实现最大排量。此刻，没有由弹簧等产生的推力作用在开度控制阀V的阀体25上，因此当阀体25缩回时几乎没有能量损失，由此在最大排量运行时保持了性能。
在可变排量运行过程中，借助排量控制阀18的开度的设定可增大曲柄腔5的压力Pc，并且该压力变为大于吸气压力Ps。这样，开度控制阀V的阀体25在阀腔22中朝向吸气端口20前进，并且如图3所示，获得到这样的状态，其中主吸气端口23完全关闭，而只有副吸气端口24打开。即，开口区域是S2。其结果为，对于吸气的通道被节流，并且程度足够地限制压力波动的传播。
尽管在实施例1中主吸气端口23和副吸气端口24在阀腔22的内壁表面中开口，并且主吸气端口23在阀腔22中的柱形阀体25来打开和关闭，但是其结构不限于此。还可采用主吸气端口和副吸气端口形成在阀体上以便实现开口的结构，其中阀体在阀腔22内移动并且主吸气端口借助该阀体来打开和关闭。
实施例2图4示出了依据实施例2的可变排量式压缩机的开度控制阀的结构。在开度控制阀V的阀腔22中，柱形阀体29可移动容纳在其中，并且可移动的柱形件30可移动地容纳在阀体29的后侧上。在阀体29与可移动件30之间，布置有用做推压件的弹簧31，其推动这两个部件以便使它们彼此离开。另外，在阀腔22的位于阀体29与可移动件30之间的内壁部分的部分中，布置有制动器32以便调节可移动件30的运动。吸气压力Ps经吸气通道21作用在阀体29的前表面上，以便使得吸气端口23和24打开，曲柄腔5的压力Pc经连通通道26作用在可移动件30的后表面上，以便关闭吸气通道23。在其余方面，该实施例与实施例2具有相同的结构。
在最大排量运行过程中，曲柄腔5的压力Pc大致等于吸气压力Ps，因此阀体29在阀腔22中被吸气流压向底部22a，并且阀体29使得可移动件30缩回到这样的位置，即在该位置，吸气通道的开度最大并且弹簧31的推力减弱或大致停止作用。其结果为，主吸气端口23和副吸气端口24完全打开，并且开口区域是S1+S2。此刻，可大致消除由阀体29的吸气端口23和24产生的节流效果，可以在最大排量运行时保持压缩机所需的高效率的性能。
在可变排量运行过程中，曲柄腔5的压力Pc大于吸气压力Ps，因此可移动件30在阀腔22中前进，由此弹簧31作用在阀体29上以克服吸气压力Ps和吸气量而使得吸气通道的开度减小。其结果为，吸气通道逐渐被节流。如图5所示，当可移动件30抵靠制动器32时，可移动件30的前进停止，并且由弹簧31作用在阀体29上的推力是最大的程度，增加了对于吸气的流率的节流效果。其结果为，主吸气端口23被阀体29完全关闭，只有副吸气端口24是打开的，由此将足够程度地限制压力波动的传播。
相似地，当在无排量的状态下实现启动时，在该状态中实现吸气通道的节流是所需的，即，在最小排量运行状态中，曲柄腔5的压力Pc使得可移动件30前进，直到其如图5所示地抵靠制动器32，并且可获得这样的状态，其中由弹簧31作用在阀体29上的推力较大。这样，在排量恢复开始的时，排量开始增大，对于吸入气体的流率可获得程度高的节流效果，并且足够程度地限制压力波动的传播，由此防止产生噪音等。
在该实施例中，阀体29与可移动件30之间的空间是大致密封的，以便获得阻尼效果，并且可避免由吸气脉动产生的阀体29本身的振动而引起的噪音，并且进一步确保了节流效果。
尽管在实施例2中具有大开口区域S1的主吸气端口23和具有小开口区域S2的副吸气端口24在阀腔22的内壁表面中，但是其结构不限于此，还可采用如图6所示的结构，其中一个吸气端口形成在阀腔22的内壁表面中；在最大排量运行过程中，阀体29缩回以便完全打开吸气端口33，在可变排量运行过程中并在无排量的状态中，阀体29前进以便抵靠制动器22b，由此只有吸气端口33的一部分是打开的，以便对吸气通道进行节流。
另外，只要对于最大排量运行可获得必要的开口区域，也可以如图7所示地使得吸气端口33由阀体29部分地关闭，而不是在最大排量运行中的完全打开。
实施例3图8示出了在本发明的实施例3的可变排量式压缩机的结构。形式为底部柱体的阀体42可移动地容纳在开度控制阀V的阀腔41内，并且在阀体42的后侧上，柱形的可移动件43可移动地布置在导向部分44内。在阀体42与可移动件43之间，布置有用做推压件的弹簧45，其推动这两个部件以便使它们彼此离开。吸气端口46形成在阀体42的侧表面中，并且依据阀体42在阀腔41内的位置，吸气端口46部分地暴露或者完全处于吸气腔47内，由此在吸气端口48与吸气腔47之间建立连通，即，基于阀体42在阀腔41内的位置，可调节吸气端口46的开度。另外，在导向部分44的前端部附近，布置有用于调节可移动件43的运动的制动器49。
吸气压力Ps作用在阀体42的前表面上，曲柄腔的压力Pc经连通通道26作用在可移动件43的后表面上。
在最大排量运行过程中，曲柄腔的压力Pc大致等于吸气压力Ps，因此阀体42在阀腔41中被吸气流推向吸气腔47，并且可移动件43与弹簧45一起缩回。如图8所示，当可移动件43因此到达导向部分44的底部时，阀体42也抵靠导向部分44的前端部，并且形成在阀体42的侧表面中的吸气端口46在吸气腔47中大面积暴露，吸气通道的开度最大，以便在最大排量运行时保持性能。
在可变排量运行过程中，曲柄腔的压力Pc增大到大于吸气压力Ps，因此可移动件43在导向部分44中前进，由此借助弹簧45使得阀体42前进；曲柄腔的压力Pc越高，即，排量越小，则由弹簧45产生的作用于阀体42以便减小吸气端口46的开口区域的推力越大。如图9所示，当可移动件43抵靠制动器49时，可移动件43的前进停止，并且由弹簧45作用在阀体42上的推力加强，增加了对于吸入气体的流率的节流效果。其结果为，获得到这样的状态，其中暴露在吸气腔47内的吸气端口46的有效区域保持较小，由此将足够程度地限制压力波动的传播。
相似地，在无排量的状态下，曲柄腔的压力Pc使得可移动件43前进，直到其如图9所示地抵靠制动器49，并且可获得这样的状态，其中由弹簧45作用在阀体42上的推力较大。这样，在排量恢复开始的时，排量开始增大，对于吸入气体的流率可获得程度高的节流效果，并且足够程度地限制压力波动的传播，由此防止产生噪音等。
另外，如图8所示，可移动件43的直径小于阀体42的直径，并且可移动件43承受曲柄腔的压力Pc的压力接受区域小于阀体42承受吸气压力Ps的压力接受区域。其结果为，可减轻曲柄腔的压力Pc的影响，并且可实现这样的设定，即当曲柄腔的压力Pc增大超过预定数值时，可移动件43前进以便增大弹簧45的推力。
以这种方式，通过改变可移动件43的压力接受区域和阀体42的压力接受区域之间的关系，可以调节弹簧45的推力相对于曲柄腔的压力Pc增大的时间。
尽管在上述的实施例3中阀体42抵靠导向部分44的前端部以使在最大排量运行中该吸气通道的开度是最大的，但是也可采用这样的结构，其中甚至在最大排量运行过程中可移动件43到达导向部分44的底部，阀体42借助弹簧45的推力离开导向部分44的前端部。该结构使得可在最大排量运行过程中对于吸入气体流率的波动施加节流功能。
实施例4图10示出了依据本发明的实施例4的可变排量式压缩机的开度控制阀的结构。在实施例4中，对于实施例2的开度控制阀进行变型，可移动件30承受曲柄腔5的压力Pc的压力接受区域小于阀体29承受吸气压力Ps的压力接受区域。其结果为，如实施例3，可减轻曲柄腔的压力Pc的影响，并且可实现这样的设定，即当曲柄腔5的压力Pc增大超过预定数值时，可移动件30前进以便增大弹簧31的推力。
通过改变可移动件30的压力接受区域和阀体29的压力接受区域之间的关系，可以调节弹簧31的推力相对于曲柄腔5的压力Pc增大的时间。
另外，如实施例2，阀体29与可移动件30之间的空间是大致密封的，以便获得阻尼效果，并且当排量最小时，吸气端口33适于由阀体29来关闭。
实施例5
图11示出了依据本发明的实施例5的可变排量式压缩机的开度控制阀的结构。在实施例5中，对于实施例2的开度控制阀进行变型，为了代替布置在阀体29和可移动件30之间的用于调节该可移动件30的运动的制动器32，锁定件35借助其间的杆34安装到可移动件30的背部上，并且在阀腔22中设置有板式制动器36，杆34延伸穿过该制动器36。另外，在该结构中，可使得可移动件30的运动止动，以便使得锁定件35抵靠制动器36。
另外，在如同实施例3的吸气通道的开度借助使其中形成有吸气端口的阀体移动从而进行调节的开度控制阀的结构中，可以如同实施例5地将制动器布置在可移动件的背部上，以便使得可移动件的运动止动。
尽管在实施例1-3中阀体在无排量时没有完全地关闭吸气通道并且在处于开度控制阀上游的吸气通道与吸气腔之间恒定地保持连通，但是还可以如同实施例4和5地采用这样一种结构，即，其中吸气通道在可变排量运行和停机过程中完全地关闭。
依据本发明，在吸气通道中设置开度控制阀，该开度控制阀基于吸气压力与依据排量而变化的曲柄腔压力之间的压力差来调节吸气通道的开度，因此在最大排量运行过程中，可以保持足够的开度并且不存在性能恶化的风险，并且在需要降低脉动传播的可变排量运行过程中，可以充分地使得吸气通道的开度节流到足够的程度。
权利要求
1.一种可变排量式压缩机，其中借助曲柄腔压力的调节来实现排量的可变控制，该可变排量式压缩机包括吸气端口；吸气腔；在该吸气端口与该吸气腔之间建立连通的吸气通道；以及开度控制阀，其布置在该吸气通道中并且适于基于该吸气端口中的吸气压力与该曲柄腔压力之间的压力差来调节吸气通道的开度。
2.如权利要求1所述的可变排量式压缩机，其特征在于，该开度控制阀在最大排量运行过程中使得该吸气通道的开度大于在可变排量运行过程中的开度。
3.如权利要求2所述的可变排量式压缩机，其特征在于，在最大排量运行过程中，该开度控制阀使得该吸气通道的开度最大。
4.如权利要求1所述的可变排量式压缩机，其特征在于，该开度控制阀包括阀腔；和在吸气压力的作用下可移动地布置在该阀腔内的阀体。
5.如权利要求4所述的可变排量式压缩机，其特征在于，该开度控制阀包括在曲柄腔压力的作用下可移动地布置的可移动件；和使得该可移动件和该阀体彼此推离的推压件。
6.如权利要求5所述的可变排量式压缩机，其特征在于，在最大排量运行过程中，该可移动件借助该阀体使得该吸气通道的开度最大并且移动到该推压件的推力不施加力的位置，并且在可变排量运行过程中，该可移动件移动到借助该阀体对该吸气通道的开度进行节流的位置。
7.如权利要求5所述的可变排量式压缩机，其特征在于，还包括调节该可移动件的运动的制动器。
8.如权利要求7所述的可变排量式压缩机，其特征在于，该制动器布置在该阀体与该可移动件之间。
9.如权利要求5所述的可变排量式压缩机，其特征在于，该阀体的压力接受区域与该可移动件的压力接受区域彼此不同。
10.如权利要求9所述的可变排量式压缩机，其特征在于，该可移动件的压力接受区域小于该阀体的压力接受区域。
11.如权利要求4所述的可变排量式压缩机，其特征在于，与吸气通道连通的开口形成在该开度控制阀的阀腔的内壁表面中，并且确定该吸气通道的开度的开度有效区域是依据可移动地布置在阀腔内的阀体的位置来调节的。
12.如权利要求1所述的可变排量式压缩机，其特征在于，与吸气通道连通的开口形成在阀体中，并且确定该吸气通道的开度的开度有效区域是依据可移动地布置在阀腔内的阀体的位置来调节的。
13.如权利要求1所述的可变排量式压缩机，其特征在于，在处于开度控制阀上游侧的吸气通道与吸气腔之间恒定地保持连通。
14.如权利要求1所述的可变排量式压缩机，其特征在于，还包括限定多个缸孔的缸体；连接到该缸体的前端部上的且限定曲柄腔的前壳体；连接到该缸体的后端部上的且限定吸气腔、吸气端口、和吸气通道的后壳体；由该缸体和该前壳体可旋转地支承的驱动轴；以及多个活塞，其可滑动地且相应地容纳在多个缸孔内并且借助容纳在曲柄腔内的曲柄机构连接到该驱动轴上。
15.如权利要求14所述的可变排量式压缩机，其特征在于，该开度控制阀布置在后壳体内。
16.如权利要求15所述的可变排量式压缩机，其特征在于，在曲柄腔与开度控制阀的阀腔之间建立连通的第一连通通道形成缸体和后壳体中。
17.如权利要求14所述的可变排量式压缩机，其特征在于，还包括形成在后壳体中的排气腔；在曲柄腔与该排气腔之间建立连通的第二连通通道；在曲柄腔与吸气腔之间建立连通的放气通道；以及排量控制阀，其布置在该第二连通通道上并且适于借助该第二连通通道的开度的调节来控制在曲柄腔内的压力。
全文摘要
一种可变排量式压缩机，其中借助曲柄腔压力的调节来实现排量的可变控制，该可变排量式压缩机包括吸气端口；吸气腔；在该吸气端口与该吸气腔之间建立连通的吸气通道；以及开度控制阀，其布置在该吸气通道中并且适于基于该吸气端口中的吸气压力与该曲柄腔压力之间的压力差来调节吸气通道的开度。
文档编号F04B49/00GK1690420SQ20051006846
公开日2005年11月2日 申请日期2005年4月28日 优先权日2004年4月28日
发明者村上智洋, 日比野惣吉, 林志郎, 木本良夫, 北裕介, 粥川浩明 申请人:株式会社丰田自动织机