專利名稱：變?nèi)菔綁嚎s機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變?nèi)菔綁嚎s機(jī)，它具有一個(gè)用于把驅(qū)動(dòng)活塞的凸輪盤與驅(qū)動(dòng)軸耦接的耦合器，并且通過控制曲柄室中的壓力變換凸輪盤的傾角來變化活塞的往復(fù)沖程。


圖15是一種用于車輛空調(diào)系統(tǒng)的變?nèi)菔綁嚎s機(jī)。在壓縮機(jī)的外殼101中有一個(gè)曲柄室102，一個(gè)吸入腔108，一個(gè)排出腔109和多個(gè)汽缸107(圖中僅示出一個(gè))。在每一個(gè)汽缸107中均有一個(gè)活塞110。一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸103和一個(gè)驅(qū)動(dòng)盤104固定在一起，并裝在曲柄室102內(nèi)。為了密封曲柄室102，外殼101具有一個(gè)圍繞驅(qū)動(dòng)軸103前端的唇形密封114。驅(qū)動(dòng)軸103的前端直接或間接地與車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)部驅(qū)動(dòng)源)耦接。用于向前推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)軸的彈簧112設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸103的后端。彈簧112把在曲軸箱102中的驅(qū)動(dòng)軸103和驅(qū)動(dòng)盤104沿軸線固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，并且消除了與驅(qū)動(dòng)軸103有關(guān)的各種部件和驅(qū)動(dòng)軸103之間的間隙。
圍繞驅(qū)動(dòng)軸103設(shè)置有一個(gè)旋轉(zhuǎn)斜盤105，或凸輪盤。此旋轉(zhuǎn)斜盤105借助滑靴113與單個(gè)活塞110耦接，把驅(qū)動(dòng)軸103的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為每個(gè)活塞110的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此旋轉(zhuǎn)斜盤105借助一個(gè)耦合器115與驅(qū)動(dòng)盤(旋轉(zhuǎn)支承)104耦接。耦合器115有從旋轉(zhuǎn)斜盤105的前面伸出的導(dǎo)向銷116和從驅(qū)動(dòng)盤104后面伸出的支持臂117。每一個(gè)導(dǎo)向銷116的頭部插入在相聯(lián)的支持臂117中形成的圓柱形導(dǎo)向孔117a中。此耦合器115使旋轉(zhuǎn)斜盤105能繞驅(qū)動(dòng)軸103旋轉(zhuǎn)并且沿驅(qū)動(dòng)軸103(在軸向上)傾斜運(yùn)動(dòng)。
活塞110的沖程，或排量，是由旋轉(zhuǎn)斜盤105的傾角來決定的，主要是由相關(guān)聯(lián)的活塞110所產(chǎn)生的曲柄室102的壓力(曲柄壓力Pc)和汽缸107中的壓力之差來決定的。此壓差由一個(gè)容量控制閥120來控制。通常來說，由于曲柄壓力Pc上升，旋轉(zhuǎn)斜盤105不傾斜，或在驅(qū)動(dòng)軸103上沿遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)盤104的方向滑動(dòng)，從而使旋轉(zhuǎn)斜盤105的傾角變小。限制環(huán)106固定在驅(qū)動(dòng)軸105上，以使，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤105接觸到限制環(huán)106時(shí)，不很傾斜的斜盤105進(jìn)一步得到限制，從而確定了斜盤105的最小傾角。在圖15的壓縮機(jī)中，用于曲柄壓力Pc的控制機(jī)構(gòu)包括有限制作用的泄流通道118，它把曲柄腔102與吸入腔108相連，一個(gè)供給通道119，它把排出腔109與曲柄室102相連，還包括設(shè)置在供給通道119中間的容量控制閥120。容量控制閥120的開啟能由外部的激發(fā)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于控制閥120的開啟是由外部來調(diào)節(jié)的，所以從排出室109進(jìn)入曲柄腔102的高壓致冷劑氣體的數(shù)量也可以借助供給通道119來調(diào)節(jié)。曲柄壓力Pc由供給曲柄室102的氣體流量和借助泄流通道118從曲柄室102排出的氣體流量之間的關(guān)系來決定。
在車輛的空調(diào)系統(tǒng)中，壓縮機(jī)的能量被減至最小從而當(dāng)車輛突然加速時(shí)盡量減少發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)關(guān)閉或發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，壓縮機(jī)排出的能量時(shí)常預(yù)先減至最小，從而防止了壓縮機(jī)下次開啟時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)超負(fù)載。就圖15中所涉及的壓縮機(jī)而言，壓縮機(jī)的能量由從排出腔109供給曲柄室102的高壓致冷劑氣體減至最小，此排出腔109具有通過一個(gè)外部信號(hào)完全開啟的容量控制閥。當(dāng)車輛突然加速時(shí)，使壓縮機(jī)的能量最小化，尤其是快速使排出能量最小化是必要的。這樣，高壓致冷劑氣體時(shí)?？焖俚貙?dǎo)入曲柄室102。
但是，當(dāng)在排出腔109中的高壓氣體被導(dǎo)入曲柄室102從而立即增加曲柄壓力Pc時(shí)，各種問題可能隨壓力的升高而增多。當(dāng)曲柄壓力Pc突然升高，使旋轉(zhuǎn)斜盤105的傾角達(dá)到最小的時(shí)候，將可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。甚至在旋轉(zhuǎn)斜盤105的傾角最小化之后，如果曲柄壓力和汽缸內(nèi)的壓力差仍然太大，那么，超壓力差將導(dǎo)致活塞后退(沿離開驅(qū)動(dòng)盤的方向)。這就給了旋轉(zhuǎn)斜盤105一個(gè)后退的力。同時(shí)，旋轉(zhuǎn)斜盤105的傾角達(dá)到最小并且旋轉(zhuǎn)斜盤105靠在限制環(huán)106上。因此，當(dāng)后退的力作用在旋轉(zhuǎn)斜盤105上時(shí)，旋轉(zhuǎn)斜盤105借助限制環(huán)106克服彈簧112的阻力推動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸103。另外，通過耦合器中的每個(gè)導(dǎo)向銷116與相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)向孔117a的接合，旋轉(zhuǎn)斜盤105與驅(qū)動(dòng)盤104耦接。如果旋轉(zhuǎn)斜盤105快速不傾斜，那么，旋轉(zhuǎn)斜盤105將克服彈簧112的阻力拉動(dòng)驅(qū)動(dòng)盤104和驅(qū)動(dòng)軸103后退。換句話說，當(dāng)曲柄壓力太大，強(qiáng)大的后退力作用在整個(gè)壓縮機(jī)的內(nèi)部機(jī)構(gòu)上，此內(nèi)部機(jī)構(gòu)包括活塞，旋轉(zhuǎn)斜盤，耦合器，驅(qū)動(dòng)盤和驅(qū)動(dòng)軸，從而導(dǎo)致這些部件后移而超過適用于如此運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)范圍(即，相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)斜盤105的最小傾角的軸向位置)。這導(dǎo)致了下列的問題。
問題1當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸103向后移動(dòng)超過設(shè)計(jì)范圍時(shí)，在唇形密封114和驅(qū)動(dòng)軸103之間的接觸位置從一個(gè)叫作接觸線的預(yù)定位置變化。在除接觸線以外的位置，雜質(zhì)如污泥粘著于驅(qū)動(dòng)軸103的外部表面。因此，如果驅(qū)動(dòng)軸103軸向移動(dòng)時(shí)，雜質(zhì)可能進(jìn)入驅(qū)動(dòng)軸103的外部表面和唇形密封114之間，從而將破壞由唇形密封114產(chǎn)生的密封。
問題2在車輛的某些壓縮機(jī)中，一個(gè)電磁離合器設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)軸103之間的能量傳遞通道中。這種類型的電磁離合器有一個(gè)在發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)的傳動(dòng)離合器磨擦片和一個(gè)從動(dòng)離合器磨擦片(電樞)，該離合器繞驅(qū)動(dòng)軸103旋轉(zhuǎn)，還能受彈簧力的作用而軸向移動(dòng)。此離合器通過把電樞和傳動(dòng)離合器磨擦片進(jìn)行電磁接合而得到接合。當(dāng)切斷電能時(shí)，電樞和傳動(dòng)離合器磨擦片之間存在一個(gè)預(yù)定的間隔。在空調(diào)系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，電磁離合器不動(dòng)并且容量控制閥120全開。由于容量控制閥全開，如上所述，驅(qū)動(dòng)軸103再次超出設(shè)計(jì)范圍而向后移動(dòng)。因此，雖然切斷了電能，但電樞和驅(qū)動(dòng)軸103一起從原始分離的位置接近傳動(dòng)離合器磨擦片，使得在兩個(gè)離合器磨擦片中的預(yù)定間隔根本不固定。即，雖然所試驗(yàn)的能量處于切斷狀態(tài)，但電樞和傳動(dòng)離合器磨擦片之間有一個(gè)彼此滑動(dòng)的接觸。這種滑動(dòng)接觸不僅不能使電能斷開，而且導(dǎo)致了產(chǎn)生噪音或熱或磨損離合器磨擦片的新問題。
因此，本發(fā)明的目的是提供一個(gè)變?nèi)菔綁嚎s機(jī)，它亦可防止由于旋轉(zhuǎn)斜盤(凸輪盤)與活塞相耦接而向后拉動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸超過軸向上的設(shè)計(jì)極限即使當(dāng)由于內(nèi)部或外部的因素使相關(guān)聯(lián)的活塞產(chǎn)生的曲柄壓力和每個(gè)缸徑中內(nèi)部壓力之間的差值過大而導(dǎo)致在短時(shí)間內(nèi)曲柄壓力快速升高時(shí)。
為了達(dá)到此目的，本發(fā)明提供了一個(gè)變?nèi)菔綁嚎s機(jī)，它包括一個(gè)曲柄室；一個(gè)旋轉(zhuǎn)支承在曲柄室中的驅(qū)動(dòng)軸；用于進(jìn)行壓縮操作的活塞；一個(gè)凸輪盤，它設(shè)置在曲柄室中并與活塞耦接用于把驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞的沖程取決于凸輪盤的傾角，該傾角根據(jù)所述曲柄室中的壓力而變化；還包括一個(gè)用于把凸輪盤與驅(qū)動(dòng)軸進(jìn)行耦接的耦合器，該耦合器包括一個(gè)整體繞驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)支承件；在旋轉(zhuǎn)支承件中的第一接合表面；和在凸輪盤中的第二接合表面，其中第一接合表面與第二接合表面相接合并且把凸輪盤和旋轉(zhuǎn)支承件耦接在一起，以使得相對于所述驅(qū)動(dòng)軸的所述凸輪盤傾斜，其中第一接合表面和第二接合表面中至少一個(gè)具有一個(gè)預(yù)定的形狀，這導(dǎo)致當(dāng)所述凸輪盤的傾角接近最小值的時(shí)候第一接合表面從第二接合表面分開并脫離。
本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面結(jié)合附圖進(jìn)行清楚的描述，并且通過舉例說明本發(fā)明的原理。
圖1是當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤的傾角達(dá)到最大值時(shí)，本發(fā)明的具體實(shí)施例的變?nèi)菔叫D(zhuǎn)斜盤壓縮機(jī)的軸向剖面圖；圖2是當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤的傾角達(dá)到最小值時(shí)，變?nèi)菔叫D(zhuǎn)斜盤壓縮機(jī)的軸向剖面圖；圖3是旋轉(zhuǎn)斜盤的傾角達(dá)到最大值時(shí)，顯示耦合器狀態(tài)的放大的剖面圖；圖4是旋轉(zhuǎn)斜盤的傾角達(dá)到最小值時(shí)，顯示耦合器狀態(tài)的放大的剖面圖；圖5是變?nèi)菔叫D(zhuǎn)斜盤壓縮機(jī)沿圖1中A-A線的橫向剖面簡圖；圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例中圖4的耦合器的剖面圖；圖7還是本發(fā)明另一實(shí)施例中類似圖4的耦合器的剖面圖；圖8還是本發(fā)明另一實(shí)施例中類似圖4的耦合器的剖面圖；圖9是限制復(fù)位彈簧回縮的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的壓縮機(jī)的剖面圖；圖10是本發(fā)明另一實(shí)施例中類似圖3的耦合器的剖面圖；圖11是本發(fā)明另一實(shí)施例中類似圖3的耦合器的剖面圖；圖12是圖11中耦合器的基本部分的水平剖面圖；圖13是本發(fā)明另一實(shí)施例中耦合器的局部平面圖；圖14是圖13中沿Q-Q線的類似圖4的剖面圖；圖15是普通變?nèi)菔叫D(zhuǎn)斜盤壓縮機(jī)的軸向剖面圖；結(jié)合圖5看圖1，它是在車輛空調(diào)系統(tǒng)中使用的變?nèi)菔叫D(zhuǎn)斜盤壓縮機(jī)所包括的本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例。
如圖1所示，該變?nèi)菔叫D(zhuǎn)斜盤壓縮機(jī)包括汽缸體1，一個(gè)與汽缸體1的前端相連的前機(jī)殼2，和一個(gè)通過一個(gè)閥板3與汽缸體1后部相連的后機(jī)殼4。汽缸體1，前機(jī)殼2，閥板3和后機(jī)殼4由多個(gè)螺栓10(參見圖5)來可靠地連接在一起而形成壓縮機(jī)殼體。
如圖1所示，曲柄室5是由汽缸體1和前機(jī)殼2構(gòu)成的。驅(qū)動(dòng)軸6設(shè)置在曲柄室5中并且由分別處于前機(jī)殼2和汽缸體1中的前徑向軸承和后徑向軸承31和32支承。在汽缸體1的中間有一個(gè)凹槽，其中裝有一個(gè)向前推動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸6的第一盤簧7和一個(gè)后推力軸承8。一個(gè)驅(qū)動(dòng)盤11，或旋轉(zhuǎn)支承，與驅(qū)動(dòng)軸6固定在一起。一個(gè)前推力軸承9設(shè)置在驅(qū)動(dòng)盤11和前機(jī)殼2的內(nèi)壁之間。驅(qū)動(dòng)軸6和驅(qū)動(dòng)盤11由后推力軸承8和前推力軸承9軸向定位，其中后推力軸承8由第一盤簧7向前推。
驅(qū)動(dòng)軸6的前端從前機(jī)殼2的前部伸出。唇形密封33設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸6和前機(jī)殼2的前部的內(nèi)表面之間。唇形密封33有一個(gè)與驅(qū)動(dòng)軸6的外表面緊密接觸的唇形環(huán)34，以此密封驅(qū)動(dòng)軸6的前部從而牢牢地密封曲柄室5。
驅(qū)動(dòng)軸6的前端通過一個(gè)電磁離合器40與一個(gè)作為外部動(dòng)力源的發(fā)動(dòng)機(jī)E耦接。電磁離合器40有一個(gè)皮帶輪42，一個(gè)環(huán)狀電磁線圈43，一個(gè)由彈性元件制成的轂44。皮帶輪42通過軸承41支承在前機(jī)殼2的前圓柱形部分上。轂44固定在驅(qū)動(dòng)軸6的前端。圖1顯示電樞45克服轂44向前的彈性力而與皮帶輪42的前端接合。皮帶輪42的端面與電樞45作為一對離合器磨擦片，能夠彼此接合和分開。當(dāng)由線圈43的激勵(lì)而產(chǎn)生的電磁力導(dǎo)致電樞45被吸引至與皮帶輪42的端面相接合時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)E的驅(qū)動(dòng)力通過一個(gè)能量傳動(dòng)皮帶46，皮帶輪42，電樞45和轂44傳給驅(qū)動(dòng)軸6。當(dāng)電磁力消失如線圈43不被激勵(lì)時(shí)，電樞45在轂44的彈性力的作用下朝著背離皮帶輪42的方向運(yùn)動(dòng)，從而不進(jìn)行能量傳遞。因此發(fā)動(dòng)機(jī)的能量有選擇地通過控制電磁離合器40的線圈43的激勵(lì)傳遞給驅(qū)動(dòng)軸6。
一個(gè)凸輪盤，在這個(gè)實(shí)施例中是一個(gè)旋轉(zhuǎn)斜盤12，它裝在曲柄室5中。驅(qū)動(dòng)軸6穿過旋轉(zhuǎn)斜盤12中的一個(gè)孔。此旋轉(zhuǎn)斜盤12通過一個(gè)鉸接機(jī)構(gòu)13與驅(qū)動(dòng)盤11和驅(qū)動(dòng)軸6相耦接。此鉸接機(jī)構(gòu)13包括兩個(gè)支承臂14(支持元件)，它們從驅(qū)動(dòng)盤11的后面伸出，還包括兩個(gè)導(dǎo)向銷15(插入元件)，它們從旋轉(zhuǎn)斜盤12的前面伸出(參見圖1和5)。鉸接機(jī)構(gòu)13與驅(qū)動(dòng)盤11構(gòu)成一個(gè)耦合器，這將在后面詳細(xì)地進(jìn)行論述。支承臂14和導(dǎo)向銷15的耦接以及旋轉(zhuǎn)斜盤12和驅(qū)動(dòng)軸6的接觸使得旋轉(zhuǎn)斜盤12繞驅(qū)動(dòng)盤11和驅(qū)動(dòng)軸6旋轉(zhuǎn)并且由于旋轉(zhuǎn)斜盤12沿驅(qū)動(dòng)軸6滑動(dòng)，使得旋轉(zhuǎn)斜盤12相對于驅(qū)動(dòng)軸6的軸線L1傾斜。旋轉(zhuǎn)斜盤12有一個(gè)設(shè)置在鉸接機(jī)構(gòu)13對面的配重12a。
如圖1和2所示，一個(gè)用來縮小旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角的第二盤簧16設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸6的介于驅(qū)動(dòng)盤和旋轉(zhuǎn)斜盤12之間的部位。盤簧16朝著汽缸體1推動(dòng)旋轉(zhuǎn)斜盤12(即，沿縮小旋轉(zhuǎn)斜盤12傾角的方向)。一個(gè)第三盤簧17，或復(fù)位彈簧，設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸6的位于旋轉(zhuǎn)斜盤12后面的部位上，或在旋轉(zhuǎn)斜盤12和汽缸體1的前端面1c之間的位置上(在汽缸體1的面對曲柄室那側(cè))。當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角加大，如圖1所示，第三盤簧17簡單地纏繞在驅(qū)動(dòng)軸6上且不對旋轉(zhuǎn)斜盤12或任何其它的元件產(chǎn)生作用力并保持它的自然長度沿驅(qū)動(dòng)軸6移動(dòng)。相反，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角變小，如圖2所示，第三盤簧17在旋轉(zhuǎn)斜盤12和汽缸體1的前端面1c之間被壓縮，并且根據(jù)盤簧借助作為支承座的前端面1c的壓縮程度來推動(dòng)旋轉(zhuǎn)斜盤12，使其遠(yuǎn)離汽缸體1(即，沿旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角增大的方向)。值得注意的是，第三盤簧17的自然長度和前端面1c的軸向位置已經(jīng)設(shè)定，以使在壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中甚至當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12達(dá)到所設(shè)計(jì)的最小傾角θmin(范圍在1至5°之間)時(shí)，第三盤簧(復(fù)位彈簧)17一直不被壓縮。
如圖1和2所示，多個(gè)汽缸1a(僅畫出一個(gè))形成在繞驅(qū)動(dòng)軸6的汽缸體1中。每個(gè)汽缸1a的后端緊靠在閥板3上。單頭活塞18設(shè)置在每個(gè)汽缸1a內(nèi)。每個(gè)汽缸1a決定一個(gè)壓縮室，其中的容積根據(jù)相關(guān)聯(lián)活塞18的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而變化。每個(gè)活塞18的前端借助一對滑靴19與旋轉(zhuǎn)斜盤12的圓周相連，以使活塞18由旋轉(zhuǎn)斜盤12驅(qū)動(dòng)。因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12和驅(qū)動(dòng)軸6一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)斜盤12的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)就轉(zhuǎn)換為活塞18的線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且其沖程的長短取決于旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角的大小。上述鉸接機(jī)構(gòu)13的用途是保持活塞的上死點(diǎn)幾乎不變。這使得頂部間隙C1(見圖2)保持在一個(gè)理想數(shù)值。為了防止當(dāng)壓縮機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且壓縮機(jī)的壓縮效率達(dá)到最大時(shí)活塞18連續(xù)撞擊閥板3，頂部間隙C1不設(shè)為零，而設(shè)為一個(gè)很小的數(shù)值。
在閥板3和后機(jī)殼4之間設(shè)置了一個(gè)吸入腔21和一個(gè)的圍繞吸入腔21的排出腔22如圖1中所示。閥板3是一個(gè)把吸入閥成形板，孔形板，排放閥成形板和護(hù)圈成形板合在一起的疊層。一個(gè)吸入口23，一個(gè)用于開啟和關(guān)閉吸入口23的吸入閥24，一個(gè)排出口25，和一個(gè)用于開啟和關(guān)閉排出口25的排出閥26，它們都形成在與每個(gè)汽缸1a相關(guān)的閥板3中。吸入腔21通過吸入口23與單個(gè)汽缸1a相通，并且排出腔22通過排出口25與單個(gè)汽缸1a相通。當(dāng)每個(gè)活塞18從上死點(diǎn)向下死點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在吸入腔21(吸入壓力所在的區(qū)域Ps)中的致冷劑氣體通過吸入口23和吸入閥24被吸入相關(guān)聯(lián)的汽缸1a中。當(dāng)活塞18離開下死點(diǎn)向上死點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，已供給汽缸1a中的致冷劑氣體被壓縮至一個(gè)預(yù)定的壓力并且通過排出口25和排出閥26排入排出腔22(排出壓力所在的區(qū)域Pd)。
在圖1和圖2所在的壓縮機(jī)中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸6由發(fā)動(dòng)機(jī)E帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)斜盤12傾斜一個(gè)預(yù)定的角度而旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，單個(gè)活塞18相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角θ進(jìn)行往復(fù)沖程，這就得到了在每個(gè)汽缸1a中重復(fù)進(jìn)行的致冷劑氣體的吸入，壓縮和排出的順序。
旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角θ的確定取決于每個(gè)力矩的平衡，如在旋轉(zhuǎn)斜盤12的轉(zhuǎn)動(dòng)期間離心力的旋轉(zhuǎn)力矩，旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角減小時(shí)彈簧16(和復(fù)位彈簧17)的推力的力矩，還有活塞18的往復(fù)慣性力矩，和氣體壓力力矩。此氣體壓力力矩的產(chǎn)生取決于汽缸內(nèi)部壓力與曲柄室5的內(nèi)部壓力(曲柄壓力Pc)之間的關(guān)系，由于活塞背壓已知，所以氣體壓力力矩根據(jù)曲柄壓力Pc沿旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角縮小的方向和沿傾角增加的方向。圖1中的壓縮機(jī)設(shè)計(jì)成通過由容量控制閥50調(diào)節(jié)曲柄壓力適當(dāng)變化氣體壓力力矩，來變化旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角θ至最小傾角θmin和最大傾角θmax之間的任何角度(θmin≤θ≤θmax)(后面進(jìn)行論述)。旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角θ是與驅(qū)動(dòng)軸6的軸線L1垂直的假想平面和旋轉(zhuǎn)斜盤12之間所夾的角度。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12的配重12a緊靠在驅(qū)動(dòng)盤11的限制部分11a上時(shí)，旋轉(zhuǎn)斜盤12有最大傾角θmax(見圖1)。旋轉(zhuǎn)斜盤12的最小傾角θmin主要是由第二彈簧16的推力，復(fù)位彈簧17的推力，氣體壓力力矩來決定的，這時(shí)，氣體壓力力矩沿旋轉(zhuǎn)斜盤12傾角縮小的方向接近最大。與最大傾角θmax不同，最小傾角θmin不是由機(jī)械止動(dòng)裝置來決定的。但是，通過試驗(yàn)已經(jīng)確認(rèn)最小傾角θmin是一個(gè)接近零的角度。因此，當(dāng)不可能固定一個(gè)不變的最小傾角θmin時(shí)，壓縮機(jī)的排出能量是在由機(jī)械止動(dòng)裝置所決定的最小傾角處有效減小的。
曲柄壓力Pc通常影響旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角，此壓力由泄流通道27，供給通道28和容量控制閥50進(jìn)行控制，這些都設(shè)置在壓縮機(jī)的機(jī)殼內(nèi)，如圖1和圖2所示。泄流通道27把吸入腔21和曲柄室5連在一起，供給通道28把排出腔22和曲柄室5連在一起。對控制閥50的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)就是相應(yīng)于通過泄流通道27從曲柄室5排出的氣體流量來調(diào)節(jié)通過供給通道28供給曲柄室5的高壓氣體流量。從而確定了曲柄壓力Pc。當(dāng)曲柄壓力Pc變化，曲柄壓力Pc與汽缸1a的內(nèi)部壓力之間的差值也發(fā)生變化。這轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)斜盤12的傾角，調(diào)節(jié)活塞沖程，或排出的容量。
容量控制閥50有一個(gè)閥腔5 1，一個(gè)閥孔52，一個(gè)球形閥體53，和一個(gè)沿關(guān)閉閥孔52的方向推動(dòng)閥體53的彈簧53a，。閥腔51和閥孔52形成供給通道28的一部分?？刂崎y50還包括一個(gè)電磁線圈54和一個(gè)開啟閥孔52的彈簧58，此線圈包括一個(gè)固定鐵心55，一個(gè)可動(dòng)鐵心56，一個(gè)纏繞兩個(gè)鐵心的線圈57。可動(dòng)鐵心56和閥體53由控制桿59連接。彈簧58通過可動(dòng)鐵心56和控制桿59沿開啟閥孔52的方向推動(dòng)閥體53。當(dāng)電磁線圈54由供給鐵心57的電流激勵(lì)時(shí)，在鐵心55和56之間產(chǎn)生電磁引力。此引力克服彈簧58的阻力向下移動(dòng)可動(dòng)鐵心，導(dǎo)致閥體53在彈簧53a的作用下關(guān)閉閥孔52。當(dāng)斷開供給鐵心57的電流而不再激勵(lì)電磁線圈54時(shí)，在鐵心55和56之間的電磁吸力就消失了。結(jié)果，彈簧58的阻力比彈簧53a的大，通過可動(dòng)鐵心56和控制桿58移動(dòng)閥體53向上，從而開啟閥孔52。
壓縮機(jī)的吸入腔21和排出腔22，例如，圖1所示通過外部致冷回路60連接。外部致冷回路60和壓縮機(jī)形成車輛空調(diào)系統(tǒng)的冷卻回路。外部致冷回路60包括一個(gè)冷疑器61，一個(gè)溫度傳感膨脹閥62和一個(gè)蒸發(fā)器63。膨脹閥62的角度由溫度和蒸發(fā)壓力(尤其是在蒸發(fā)器出口的壓力)進(jìn)行反饋來控制，此溫度是由在蒸發(fā)器63外側(cè)的溫度傳感缸64檢測的。此膨脹閥62使得適量的致冷劑氣體通過熱力管路供給蒸發(fā)器63，從而調(diào)節(jié)在外部致冷回路60中的致冷劑氣體的流量。
空調(diào)系統(tǒng)配有一個(gè)計(jì)算機(jī)C，進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)的控制。與計(jì)算機(jī)C的輸入端相連的是，例如，一個(gè)用于檢測車箱內(nèi)溫度的溫度傳感器65，一個(gè)用于允許乘客在車箱內(nèi)設(shè)定溫度的溫度設(shè)定裝置66，和一個(gè)用于檢測車輛發(fā)動(dòng)機(jī)E轉(zhuǎn)動(dòng)速度的發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器67。計(jì)算機(jī)的輸出端通過一個(gè)驅(qū)動(dòng)回路68與控制閥50的線圈57相連。計(jì)算機(jī)基于外部信息算出供給線圈57的電流量并且按照計(jì)算結(jié)果通過驅(qū)動(dòng)回路68把電流供給線圈57，其中此外部信息是，如從溫度傳感器65得出的車箱內(nèi)的溫度，由溫度設(shè)定裝置66設(shè)定的溫度和由發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器67測出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
當(dāng)車箱中的溫度比設(shè)定溫度高時(shí)，電磁線圈54被激勵(lì)并且閥體53沿關(guān)閉閥孔52的方向移動(dòng)，從而減小供給通道28的開度。結(jié)果，曲柄壓力Pc減小，在活塞18的作用下，導(dǎo)致曲柄壓力與汽缸內(nèi)部壓力之間的差值減小。這使得旋轉(zhuǎn)斜盤12朝著最大傾角傾斜，從而排出容量增加。相反，當(dāng)車箱的溫度接近設(shè)定溫度時(shí)，電磁線圈54不被激勵(lì)并且閥體53沿閥孔52開度增加的方向移動(dòng)。這就增加了供給通道28的開度。結(jié)果，曲柄壓力Pc上升，曲柄壓力和汽缸內(nèi)部壓力之間的差值增加。這導(dǎo)致了旋轉(zhuǎn)斜盤12朝著最小傾角的方向傾斜，從而排出容量減小。
現(xiàn)在開始論述本發(fā)明中的特征部件耦合器。
如圖1，2和5所示，耦合器包括驅(qū)動(dòng)盤(旋轉(zhuǎn)支承)11和鉸接機(jī)構(gòu)13。正如早已提及的，鉸接機(jī)構(gòu)13包括兩個(gè)支承臂14和兩個(gè)導(dǎo)向銷15。參見圖5，導(dǎo)向銷15的左右分別與兩個(gè)支承臂14相連。一個(gè)支承臂14和一個(gè)導(dǎo)向銷15一起構(gòu)成最小的基本構(gòu)件。圖3和4顯示了一組支承臂14和導(dǎo)向銷15。圖3顯示了當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12處于最大傾角θmax時(shí)，與相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)向銷15接合的支承臂14，圖4顯示了當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12處于最小傾角θmin時(shí)的情況。
如圖3和4所示，每個(gè)導(dǎo)向銷15從旋轉(zhuǎn)斜盤12的前面向上和向前傾斜伸出。在每個(gè)導(dǎo)向銷15的末端形成一個(gè)近似球形的頭部15a。在每個(gè)支承臂14的末端有一個(gè)環(huán)形的座。在每個(gè)座內(nèi)形成一個(gè)圓柱形導(dǎo)向孔70。每個(gè)導(dǎo)向銷15的頭部15a固定在相應(yīng)的導(dǎo)向孔70中并且通過孔70的壁導(dǎo)向。此導(dǎo)向孔70可以是一個(gè)槽而不是一個(gè)孔。在圖3中，導(dǎo)向孔70的軸線L2與導(dǎo)向銷15的軸線一致。支承臂14確定的圓柱形導(dǎo)向孔70的環(huán)形壁的厚度沿軸線L2的方向變化。
這一點(diǎn)將有更細(xì)致的論述。首先，在軸線L2后側(cè)的環(huán)形壁部分分成一個(gè)上部71，一個(gè)中部72和一個(gè)下部73。支承臂14的上部71和中部72是以這種形式構(gòu)成的，即導(dǎo)向孔70的內(nèi)徑與導(dǎo)向銷15的頭部15a的最大直徑D幾乎一樣。即，當(dāng)導(dǎo)向銷15的頭部15a是在導(dǎo)向孔70的上部區(qū)域和中部區(qū)域時(shí)(即，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12傾斜成最大傾角或是最大傾角和最小傾角之間的角度時(shí))，幾乎整個(gè)頭部15a的圓周都與座的內(nèi)表面接觸。如上所述，在導(dǎo)向孔70的上部和中部，導(dǎo)向銷15被可靠地支承，并且能夠按照旋轉(zhuǎn)斜盤12傾角的變化進(jìn)行滑動(dòng)和滾動(dòng)。
支承臂14的下部73切去使得比上部71和中部72薄。虛線M表示導(dǎo)向孔70的壁的位置，在下部73的虛線M的后方有一個(gè)傾斜表面74。如果沒有傾斜表面74，當(dāng)導(dǎo)向銷15的頭部15a定位于下部73時(shí)(即，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角最小時(shí)，如圖4所示)，頭部15a在由虛線M所確定的位置處接觸導(dǎo)向孔70的壁。但是，如果有切斷的表面74，當(dāng)導(dǎo)向銷15的頭部15a在導(dǎo)向孔70的下部區(qū)域中導(dǎo)向時(shí)，頭部15a的前部與導(dǎo)向孔70下部的壁接觸，而頭部15a的后半部分懸空。另外，在頭部15a和虛線M后側(cè)的切斷表面74之間有一個(gè)給定的間隙。當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角最小時(shí)，此間隙防止導(dǎo)向銷15與支承臂14的下部73發(fā)生干涉。因此，導(dǎo)向銷15和旋轉(zhuǎn)斜盤12能朝著汽缸1移動(dòng)。間隙的設(shè)定以使最小間隙C2(如沿與軸線L1平行的線所測得的)與活塞18的頂部間隙C1相同或比頂部間隙大。即，由于C1≤C2，當(dāng)導(dǎo)向銷15和旋轉(zhuǎn)斜盤12朝著汽缸1運(yùn)動(dòng)時(shí)，避免了導(dǎo)向銷15和相關(guān)聯(lián)的支承臂14的下部73之間互相的干涉，直到活塞18的端面與閥板3相接觸時(shí)為止。
如上所述，連接機(jī)構(gòu)的支承臂14和導(dǎo)向銷15一起作用使得旋轉(zhuǎn)斜盤12相對于驅(qū)動(dòng)軸6傾斜并繞驅(qū)動(dòng)盤11和驅(qū)動(dòng)軸6旋轉(zhuǎn)，且沿驅(qū)動(dòng)軸6滑動(dòng)。另外，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角達(dá)到最小時(shí)(見圖4)，導(dǎo)向銷15的后部不與相應(yīng)的座的內(nèi)表面發(fā)生干涉。因此，導(dǎo)向銷15和旋轉(zhuǎn)斜盤12可以再沿驅(qū)動(dòng)軸6的軸線L1的方向朝著汽缸移動(dòng)。當(dāng)此運(yùn)動(dòng)發(fā)生時(shí)，導(dǎo)向銷15不拉動(dòng)支承臂14。當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角再一次從最小傾角增大時(shí)，使得導(dǎo)向銷15沿導(dǎo)向孔70的軸線L2向上滑動(dòng)。
以下說明裝有上述連接機(jī)構(gòu)的壓縮機(jī)如何克服現(xiàn)有技術(shù)(圖15)所存在的問題。
車箱的溫度可以由溫度設(shè)定裝置66設(shè)定得較高，這時(shí)壓縮機(jī)在最大排出容量(旋轉(zhuǎn)斜盤的最大傾角)的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，由于加速器的突然失靈(suddendepression)，由發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速傳感器67檢測的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)突然增加。在這種情況下，計(jì)算機(jī)C不激勵(lì)容量控制閥50的電磁線圈54而使壓縮機(jī)的排出容量最小。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)斷電或發(fā)動(dòng)機(jī)E停轉(zhuǎn)時(shí)，計(jì)算機(jī)C同樣不激勵(lì)容量控制閥50的電磁線圈54。如上所述，電磁線圈54的激勵(lì)消失，從而使控制閥50的閥孔52打開，供給通道28中的開度快速增加，使得在排出腔22中的高壓致冷劑氣體快速流入曲柄室5。同時(shí)，通過泄流通道27的致冷劑氣體的流量相對變小。因此，曲柄壓力Pc快速增加。結(jié)果，曲柄壓力Pc與汽缸壓力的差值加大，旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角達(dá)到最小。
如果在旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角達(dá)到最小傾角θmin之后，曲柄壓力Pc和汽缸壓力之差仍較大，那么，活塞18朝著閥板3運(yùn)動(dòng)。從而沿后面的軸線方向拉動(dòng)旋轉(zhuǎn)斜盤12。當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12處于最小傾角的時(shí)候，在支承臂14的座中形成的切斷面74提供了間隙C2以使導(dǎo)向銷15和支承臂14彼此不干涉。這使得活塞18，滑靴19，旋轉(zhuǎn)斜盤12和導(dǎo)向銷15整個(gè)成為一個(gè)組件，獨(dú)立地沿軸線后部運(yùn)動(dòng)。當(dāng)至少一個(gè)活塞18的端面與閥板3接觸時(shí)，整個(gè)組件的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)被機(jī)構(gòu)所限制。由于在非傾斜運(yùn)動(dòng)期間，每個(gè)導(dǎo)向銷15和相關(guān)聯(lián)的支承臂14互相不干涉，所以旋轉(zhuǎn)斜盤12不通過鉸接機(jī)構(gòu)13向后拉動(dòng)驅(qū)動(dòng)盤11和驅(qū)動(dòng)軸6。因此，即使曲柄壓力Pc和汽缸壓力之間的差值相對較大，驅(qū)動(dòng)盤11和驅(qū)動(dòng)軸6仍保持在由彈簧7確定的適當(dāng)?shù)妮S線位置上。
在此之后，由于曲柄壓力Pc和汽缸內(nèi)的壓力之間的差值通常減小，所以復(fù)位彈簧17的彈力影響旋轉(zhuǎn)斜盤12的定位。結(jié)果，受曲柄壓力Pc和汽缸內(nèi)部壓力之差的影響，以及復(fù)位彈簧17和用于縮小旋轉(zhuǎn)斜盤12傾角的彈簧16的影響，旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角θ逐漸接近最小傾角θmin(或者是根據(jù)壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，在最小傾角θmim和最大傾角θmax之間的一個(gè)中間值)。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12處于非傾斜狀態(tài)時(shí)，旋轉(zhuǎn)斜盤12脫離與導(dǎo)向孔70的壁的接合并且在軸向上變得不穩(wěn)定。但是，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12受復(fù)位彈簧17的影響被推回去并且它的傾角與最小傾角θmin一樣大，或比最小傾角θmin大時(shí)，每個(gè)導(dǎo)向銷15的球形頭部15a到達(dá)相應(yīng)座的中部72和下部73之間的邊界，由一個(gè)長的傾斜的切斷表面74導(dǎo)向。因此，每個(gè)導(dǎo)向銷15的頭部15a再次與環(huán)形的中間部分72平穩(wěn)地接合。
如上所述，此實(shí)施例有如下優(yōu)點(diǎn)。
(1)在本實(shí)施例中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角達(dá)到最小時(shí)，即使曲柄壓力Pc和汽缸內(nèi)的壓力之差過大，活塞18和旋轉(zhuǎn)斜盤12也各自沿軸向后移，以使驅(qū)動(dòng)盤11和驅(qū)動(dòng)軸6不同時(shí)通過鉸接機(jī)構(gòu)13被后拉。即，驅(qū)動(dòng)盤11和驅(qū)動(dòng)軸6保持在適當(dāng)?shù)妮S線位置上而不影響活塞18和旋轉(zhuǎn)斜盤12由于過的大壓差而引起的向前運(yùn)動(dòng)。因此，甚至當(dāng)控制閥50快速地，大幅度地開啟而使曲柄壓力Pc快速增加時(shí)，在驅(qū)動(dòng)軸6上的唇形密封33的唇形環(huán)34的滑動(dòng)位置也不會(huì)明顯地從預(yù)定接觸線移走。這樣，唇形密封33在一段長時(shí)間內(nèi)保持了曲柄室5的氣密性。由于驅(qū)動(dòng)軸6的軸向位置穩(wěn)定，所以唇形密封33的壽命延長了，壓縮機(jī)的壽命也就延長了。
(2)甚至當(dāng)產(chǎn)生一個(gè)過大的壓差時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸6的軸線位置也總是穩(wěn)定的。因此，當(dāng)電磁離合器40的兩個(gè)離合器磨擦片(皮帶輪42的端面和電樞45)分開時(shí)，在它們之間總存在一個(gè)預(yù)定的間隙。因此，無論壓縮機(jī)的工作狀態(tài)如何，電磁離合器40的正常運(yùn)作都是有保證的。即，避免了在本申請的背景技術(shù)部分提及的問題2。
(3)環(huán)形座的上部71和中部72具有與現(xiàn)有技術(shù)相同的結(jié)構(gòu)。尤其是當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角達(dá)到最大時(shí)，上部71與導(dǎo)向銷15的頭部15a完全接觸，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12傾角處于一個(gè)中間值時(shí)，中部72與頭部15a完全接觸，這都與現(xiàn)有技術(shù)類似。因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角為最大值或處于一個(gè)中間值時(shí)，旋轉(zhuǎn)斜盤12平穩(wěn)并且傾角θ穩(wěn)定。當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角為最大值或處于一個(gè)中間值時(shí)，旋轉(zhuǎn)斜盤12被鉸接機(jī)構(gòu)13可靠地固定。因此，可以避免由間隙C1的消失而引起的活塞18與閥板3連續(xù)的沖撞。而在本實(shí)施例中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角為最小值，活塞就有可能撞擊閥板，而活塞沖程也減到最小時(shí)，如果這樣，就不會(huì)破壞閥板3了。
(4)當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤傾斜時(shí)，在座下部73所形成的切斷表面74傾斜地把導(dǎo)向銷15的頭部15a定位在中部73。因此，在旋轉(zhuǎn)斜盤12不傾斜并且導(dǎo)向銷15脫離與導(dǎo)向孔70的壁之間的接合之后，導(dǎo)向銷15再次與支承臂14中的座(特別是中部72)平穩(wěn)地，可靠地接合。
(5)在本實(shí)施例的壓縮機(jī)中，在驅(qū)動(dòng)軸6上不設(shè)置機(jī)械地限制旋轉(zhuǎn)斜盤12傾斜的限制元件，這與現(xiàn)有技術(shù)(圖15)不同。這還使得活塞18和旋轉(zhuǎn)斜盤12各自軸向移動(dòng)卻不拉動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸6。
(6)在本實(shí)施例的變?nèi)菔綁嚎s機(jī)中，抑制驅(qū)動(dòng)軸向閥板運(yùn)動(dòng)的和推動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸向前的彈簧設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸的后端。本發(fā)明采用了這樣一種壓縮機(jī)。在壓縮機(jī)中，確定了作用在機(jī)殼中驅(qū)動(dòng)軸上的這樣一個(gè)彈簧的推力位置，其中驅(qū)動(dòng)軸可能受內(nèi)部或外部因素的作用而軸向移動(dòng)。因此，對于這樣一種壓縮機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)在于連接機(jī)構(gòu)是否允許旋轉(zhuǎn)斜盤不受干擾地后移。
(7)本實(shí)施例中的變量式壓縮機(jī)有一個(gè)供給通道，它把排出通道與曲柄室相連，還有一個(gè)調(diào)節(jié)供給通道開度的容量控制閥。容量控制閥是一個(gè)能夠外部控制高壓氣體流量的輸入側(cè)外部控制閥并且依靠外部控制來使曲柄室內(nèi)的壓力快速升高，其中高壓氣體是從排出通道進(jìn)入曲柄室中的。具有這樣一個(gè)輸入側(cè)外部控制閥的變?nèi)菔綁嚎s機(jī)可能有驅(qū)動(dòng)軸軸向移動(dòng)的問題。因此，它的優(yōu)點(diǎn)在于連接機(jī)構(gòu)允許旋轉(zhuǎn)斜盤不受干擾地后移。
雖然僅僅對本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道在不背離本發(fā)明精神和目的的前提下，本發(fā)明可以以許多其它特定的形式實(shí)施。特別是，本發(fā)明可以以下列形式實(shí)施。
本發(fā)明的實(shí)施例可以有如下的改進(jìn)。
(1)如圖6所示，環(huán)形座的后壁使導(dǎo)向孔70僅僅包括上部71和厚的中部72。即下部73完全被省去了。當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12傾斜至大約最大傾角時(shí)，這避免了銷15和座之間的接觸。因此，此結(jié)構(gòu)有與第一實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)。
(2)如圖7所示，在環(huán)形座的后方的下部73上沒有形成切斷表面74，并且下部73的壁厚與中部72相同。但一個(gè)外切斷表面81由切去所示的導(dǎo)向銷15的頭部15a的后部而形成。這在后切斷表面81和下部73的后壁之間有了一個(gè)預(yù)定的間隙。這樣的結(jié)構(gòu)也有與第一實(shí)施例同樣的優(yōu)點(diǎn)。
(3)在圖7的改進(jìn)中，外表面81由切下導(dǎo)向銷15的頭部15a的后部而形成?；蛘?，如圖8所示，繞導(dǎo)向銷15的頭部15a伸出的圓錐形表面81A可以由斜削頭部15a的一部分而形成。在這種情況下，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12處于或接近最大傾角的時(shí)候，在圓錐形表面81A的后側(cè)和下部73的后表面之間形成了預(yù)定的間隙C2。這種結(jié)構(gòu)也同樣有第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。另外，由于圖8的頭部15a是一個(gè)圓剖面，所以在組裝時(shí)，不必要考慮導(dǎo)向銷15的傾斜位置。
(4)當(dāng)在第一實(shí)施例中(圖1至5)旋轉(zhuǎn)斜盤12處于最小傾角時(shí)，復(fù)位彈簧17的后部由汽缸1的前端面1c支承。但是，如圖9所示，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12處于最小傾角時(shí)，復(fù)位彈簧17的后端可以由限制環(huán)82如一個(gè)固定在驅(qū)動(dòng)軸6上的開口環(huán)支承。更特別的是，復(fù)位彈簧17裝在驅(qū)動(dòng)軸6的位于旋轉(zhuǎn)斜盤12和限制環(huán)82之間的位置上。當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12有一個(gè)大的傾角的時(shí)候，復(fù)位彈簧簡單纏繞在驅(qū)動(dòng)軸6上并且不對旋轉(zhuǎn)斜盤12或任何其它元件產(chǎn)生任何作用力。相反，當(dāng)如圖9所示旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角減小時(shí)，復(fù)位彈簧17在旋轉(zhuǎn)斜盤12和限制環(huán)82之間被壓縮，并且根據(jù)彈簧的壓縮程度沿較大傾角方向推動(dòng)旋轉(zhuǎn)斜盤12，同時(shí)限制環(huán)82起支承座的作用。在壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，復(fù)位彈簧17的自然長度和限制環(huán)82的位置設(shè)定成甚至當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12達(dá)到最小傾角θmin時(shí)(在1和5°的范圍內(nèi))復(fù)位彈簧17一直不被壓縮。另外，壓縮機(jī)設(shè)計(jì)成甚至當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12小于所設(shè)計(jì)的最小傾角而不傾斜時(shí)，在復(fù)位彈簧17完全被壓縮之前，活塞18的頂端觸及閥板3以使旋轉(zhuǎn)斜盤12不可能再進(jìn)一步減小傾角。因此，即使如圖9所示，限制環(huán)82固定在驅(qū)動(dòng)軸6上，這種改進(jìn)也克服了現(xiàn)有技術(shù)(圖15)中限制環(huán)106的缺陷。當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角達(dá)到最小時(shí)，減小旋轉(zhuǎn)斜盤12傾角的彈簧16，幾乎完全伸開并且?guī)缀醪挥绊懶D(zhuǎn)斜盤12。另外，復(fù)位彈簧17的剛性度常數(shù)明顯小于推動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸6向前的彈簧7的剛性度常數(shù)。因此，通過限制環(huán)82傳遞給驅(qū)動(dòng)軸6的復(fù)位彈簧17的彈力(作用力)沒有超過彈簧7向前的力，驅(qū)動(dòng)軸6不沿軸向移動(dòng)。
即使當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角達(dá)到最小傾角θmin時(shí)，曲柄壓力Pc與汽缸內(nèi)的壓力之差還是大，活塞18，滑靴19，旋轉(zhuǎn)斜盤12和導(dǎo)向銷15作為一個(gè)整體能夠獨(dú)自沿軸向移動(dòng)，直到活塞18的前端觸及閥板3為止。因此，驅(qū)動(dòng)盤11和驅(qū)動(dòng)軸6不通過鉸接機(jī)構(gòu)13被拉回去。因此，即使壓差過大，驅(qū)動(dòng)盤11和驅(qū)動(dòng)軸6也由彈簧7向前推動(dòng)并且保持在由彈簧7所確定的適當(dāng)位置上。當(dāng)曲柄室5的壓力Pc和汽缸內(nèi)的壓力相同時(shí)，基于復(fù)位彈簧17的彈力和縮小旋轉(zhuǎn)斜盤12傾角的彈簧16的彈力的平衡作用，旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角θ最終落在最小傾角θmin和最大傾角θmax之間。
(5)本發(fā)明包括如圖10所示的連接機(jī)構(gòu)。圖10中的連接機(jī)構(gòu)包括固定在驅(qū)動(dòng)軸6上的驅(qū)動(dòng)盤，一對(左右)從驅(qū)動(dòng)盤11的后面伸出的外臂83(僅畫出一個(gè))和一個(gè)從擺動(dòng)式斜盤12的前面伸出的內(nèi)臂84。
內(nèi)臂84設(shè)置在外臂83之間并且有一個(gè)所示的導(dǎo)向孔85。一個(gè)聯(lián)接銷86與裝在導(dǎo)向孔85中的外臂83和內(nèi)臂84相連。由于聯(lián)接銷86可沿導(dǎo)向孔85移動(dòng)，所以旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角和運(yùn)動(dòng)方向被確定了。當(dāng)聯(lián)接銷86處于導(dǎo)向孔85的下端時(shí)，如圖10所示，旋轉(zhuǎn)斜盤12完全傾斜。相反，當(dāng)聯(lián)接銷86處于導(dǎo)向孔85的上端位置時(shí)，旋轉(zhuǎn)斜盤12傾斜最小。切開部分87在靠近導(dǎo)向孔85上端的內(nèi)臂84中形成。切開部分87，如第一實(shí)施例中的切開表面74，提供了一個(gè)與內(nèi)臂84之間的一個(gè)預(yù)定的間隙，當(dāng)曲柄壓力和汽缸內(nèi)部壓力之差過大時(shí)，活塞18整體地，獨(dú)自地朝著汽缸體移動(dòng)。這避免了第二臂84向后拉動(dòng)外臂83，驅(qū)動(dòng)盤11和驅(qū)動(dòng)軸6。因此，此結(jié)構(gòu)具有第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。
(6)在圖10中，雖然切斷部分87形成于導(dǎo)向孔85的附近，但是，聯(lián)接銷86的前側(cè)可以基于圖7中的原理而切下，而代替切斷部分87。銷86和內(nèi)臂84之間的間隙可以由切去聯(lián)接銷86的前側(cè)和導(dǎo)向孔85的內(nèi)邊所產(chǎn)生的面之間形成。
(7)本發(fā)明包括一個(gè)如圖11和12所示的連接機(jī)構(gòu)。圖11和12中的連接機(jī)構(gòu)包括固定在驅(qū)動(dòng)軸6上的驅(qū)動(dòng)盤11，一個(gè)從驅(qū)動(dòng)盤11的后面伸出的桿88，和一個(gè)從擺動(dòng)式旋轉(zhuǎn)斜盤12的前面伸出的臂89。一個(gè)球形頭部88a形成于桿88的末端。在臂89中形成的是如圖11中所示的向上和向前延伸的導(dǎo)向孔或?qū)虿?0。桿88的球形頭部88a與導(dǎo)向槽90的壁接合。由于桿88沿導(dǎo)向槽90移動(dòng)，所以旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角和運(yùn)動(dòng)方向就確定了。當(dāng)桿88的球形頭部88a接近于導(dǎo)向槽90下端而設(shè)置時(shí)，如圖11所示，旋轉(zhuǎn)斜盤12完全傾斜。相反，當(dāng)球形頭部88a接近于導(dǎo)向槽90的上端而設(shè)置時(shí)，旋轉(zhuǎn)斜盤12傾斜最小。如圖12所示，導(dǎo)向槽90由臂89的一對壁91和92所確定。如圖12所示，空間93，93由在導(dǎo)向槽90上端附近的壁91和92形成。當(dāng)桿88的球形頭部88a處于導(dǎo)向槽90上端附近時(shí)，空間93，93形成了球形頭部88a前側(cè)與臂91和92之間的間隙。如第一實(shí)施例中的間隙C2，間隙C2使得臂89，旋轉(zhuǎn)斜盤12和活塞18整體地，獨(dú)自地朝著汽缸體運(yùn)動(dòng)。當(dāng)曲柄壓力和汽缸內(nèi)部壓力過大時(shí)，避免了臂89向后拉動(dòng)桿88，驅(qū)動(dòng)盤11和驅(qū)動(dòng)軸6。因此，圖11和12中的結(jié)構(gòu)同樣有本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。
(8)本發(fā)明包括一個(gè)如圖13和14所示的連接機(jī)構(gòu)。兩個(gè)外臂94從驅(qū)動(dòng)盤11的后面伸出，并且兩個(gè)外臂的末端相連。在外臂94的結(jié)合部分形成了一個(gè)導(dǎo)向孔95。一個(gè)軸套96在驅(qū)動(dòng)軸6上軸向滑動(dòng)。一對支承銷96a(僅以虛線畫出一個(gè))固定在軸套96的相應(yīng)側(cè)。一個(gè)傾斜體97設(shè)置在軸套96的周圍，旋轉(zhuǎn)斜盤12固定在傾斜體97的外表面。傾斜體97和旋轉(zhuǎn)斜盤12構(gòu)成一個(gè)凸輪盤，由軸套96的支承銷96a樞軸地支承。一對內(nèi)臂98A和98B從傾斜體97的前側(cè)伸出，并且它們的末端插入內(nèi)臂94的聯(lián)接部分中。一個(gè)聯(lián)接銷99伸入外臂98A和98B的末端并且與臂94的導(dǎo)向孔95的內(nèi)表面接合。由于聯(lián)接銷99沿導(dǎo)向孔95運(yùn)動(dòng)，所以旋轉(zhuǎn)斜盤12相對于驅(qū)動(dòng)軸6傾斜，同時(shí)沿驅(qū)動(dòng)軸6滑動(dòng)。如圖14所示，當(dāng)聯(lián)接銷99處于導(dǎo)向孔95的下端時(shí)，旋轉(zhuǎn)斜盤12的傾角小。在內(nèi)臂94中形成的切斷部分87鄰近導(dǎo)向孔95的下端。切斷部分87，如第一實(shí)施例中的切斷表面74，形成了一個(gè)預(yù)定的間隙，當(dāng)曲柄壓力與汽缸內(nèi)部的壓力之差過大時(shí)，此間隙允許聯(lián)接臂98A和98B，凸輪盤和活塞18獨(dú)自朝汽缸體運(yùn)動(dòng)。這避免了聯(lián)接銷99和聯(lián)接臂98A和98B向后拉動(dòng)支承臂94，驅(qū)動(dòng)盤11和驅(qū)動(dòng)軸6。因此，此結(jié)構(gòu)有第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。
因此，這些例子和實(shí)施例都是用來進(jìn)行說明而不是作為限制的，本發(fā)明不限于其中所給的部件，而是可以在目的和與從屬權(quán)利要求等效的范圍內(nèi)進(jìn)行改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種變?nèi)菔綁嚎s機(jī)包括用于進(jìn)行壓縮操作的活塞(18)；一個(gè)設(shè)置在一個(gè)曲柄室(5)中并與活塞連接的凸輪盤(12)，把驅(qū)動(dòng)軸(6)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞的沖程取決于所述凸輪盤傾角，該傾角根據(jù)所述曲柄室中的壓力而變化；還包括用于把所述凸輪盤和所述驅(qū)動(dòng)軸耦合在一起的連接機(jī)構(gòu)，所述連接機(jī)構(gòu)包括一個(gè)繞所述驅(qū)動(dòng)軸整體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)支承件(11)；一個(gè)在所述旋轉(zhuǎn)支承件上形成的第一接合表面(14，70；86；88，88a；94，95)；和一個(gè)在所述凸輪盤上形成的第二接合表面(15，15a；84，85；89，90；99)，其中所述第一接合表面和所述第二接合表面相接合并且把所述凸輪盤與所述旋轉(zhuǎn)支承件耦接在一起，使得所述凸輪盤相對于所述驅(qū)動(dòng)軸傾斜，其特征在于，所述第一接合表面和所述第二接合表面中至少一個(gè)有一個(gè)預(yù)定的形狀(74；81；81A；87；93)，以使，當(dāng)所述凸輪盤的傾角處于或接近最小值時(shí)，所述第一接合表面與所述第二接合表面分開并脫離接合。
2.如權(quán)利要求1所述的變?nèi)菔綁嚎s機(jī)，其特征在于，當(dāng)所述凸輪盤(12)的傾角最小時(shí)，所述連接機(jī)構(gòu)使得所述活塞(18)的頂部間隙變?yōu)榱恪?br> 3.如權(quán)利要求1所述的變?nèi)菔綁嚎s機(jī)，其特征在于，當(dāng)所述凸輪盤(12)的傾角最小時(shí)，所述連接機(jī)構(gòu)不把作用在所述活塞(18)上的所述曲柄室(5)中的壓力傳遞給所述驅(qū)動(dòng)軸(16)。
4.如權(quán)利要求1所述的變?nèi)菔綁嚎s機(jī)，其特征在于，所述第一接合表面是包括一個(gè)圓柱形導(dǎo)向孔(70)的座(14)的一部分，并且第二接合表面是裝在導(dǎo)向孔中一個(gè)球形部分(15a)的一部分，其中所述預(yù)定形狀是一個(gè)在所述座中形成的切斷部分(74)并且貫穿于所述導(dǎo)向孔，當(dāng)凸輪盤的傾角最小時(shí)，所述預(yù)定形狀是在所述球形部分所處的位置，并且所述預(yù)定形狀相對于所述球形部分位于所述旋轉(zhuǎn)支承件(11)的對面。
5.如權(quán)利要求4所述的變?nèi)菔綁嚎s機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)向孔(70)的除了所述切斷部分(74)以外的內(nèi)徑與所述球形部分(15a)的最大直徑相同。
6.如權(quán)利要求1所述的變?nèi)菔綁嚎s機(jī)，其特征在于，所述第一接合表面是一個(gè)具有一個(gè)圓柱形導(dǎo)向孔(70)的一個(gè)座，并且所述第二接合表面是一個(gè)適合于所述導(dǎo)向孔的一個(gè)球形插入部分(15a)，并且所述預(yù)定形狀是一個(gè)在背離所述旋轉(zhuǎn)支承件的所述球形部分(15a)的一側(cè)形成的切斷部分(81)。
7.如權(quán)利要求1所述的變?nèi)菔綁嚎s機(jī)，其特征在于，所述第一接合表面是在具有一個(gè)圓柱形導(dǎo)向孔(70)的座(14)上，并且所述第二接合表面是在與導(dǎo)向孔配合的球形部分(15a)上，其中所述預(yù)定形狀是在所述球形部分(15a)的整個(gè)表面上形成的一個(gè)切斷部分(81A)，其中所述球形部分具有繞通過球形部分的中心的軸線恒定的形狀。
8.如權(quán)利要求6或7所述的變?nèi)菔綁嚎s機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)向孔(70)的內(nèi)徑是與所述球形部分(15a)的最大直徑基本上相等的。
9.如權(quán)利要求1至7之一所述的變?nèi)菔綁嚎s機(jī)，其特征在于，還包括一個(gè)當(dāng)所述凸輪盤(12)的傾角小時(shí)用于沿凸輪盤的傾角增大的方向推動(dòng)凸輪盤的復(fù)位彈簧(17)。
10.如權(quán)利要求4至7之一所述的變?nèi)菔綁嚎s機(jī)，其特征在于，當(dāng)所述凸輪盤(12)的傾角最小時(shí)，通過預(yù)定形狀(74)在所述球形部分(15a)和所述導(dǎo)向孔(70)的表面之間形成一個(gè)間隙(C2)，并且此間隙大于或等于所述活塞(18)的頂部間隙(C1)。
11.如權(quán)利要求1所述的變?nèi)菔綁嚎s機(jī)，其特征在于，所述第二接合表面是在具有一個(gè)導(dǎo)向孔(85)的支承(84)上形成的，所述第一接合表面是一個(gè)與導(dǎo)向孔配合的桿狀結(jié)構(gòu)(86)，并且所述預(yù)定形狀(87)是位于所述導(dǎo)向孔的一個(gè)內(nèi)表面中當(dāng)所述凸輪盤的傾角最小時(shí)所述第一接合表面所在的位置，并且此預(yù)定形狀處于此桿狀結(jié)構(gòu)和此旋轉(zhuǎn)支承(11)之間。
12.如權(quán)利要求1所述的變?nèi)菔綁嚎s機(jī)，其特征在于，該第二接合表面是一個(gè)具有一個(gè)導(dǎo)向槽(90)的座(89)，該第一接合表面是一個(gè)與此導(dǎo)向槽配合的球形部分(88a)，此預(yù)定形狀是對槽的擴(kuò)大(93)，這種擴(kuò)大是位于當(dāng)所述凸輪盤的傾角最小時(shí)第一接合表面所處的位置，并且該擴(kuò)大部分在球形部分和旋轉(zhuǎn)支承件(11)之間產(chǎn)生了一個(gè)空間。
全文摘要
變?nèi)菔叫D(zhuǎn)斜盤壓縮機(jī)防止驅(qū)動(dòng)軸(6)當(dāng)曲柄室的壓力與汽缸內(nèi)的壓力之差過大時(shí)沿軸向移動(dòng)。鉸接機(jī)構(gòu)(13)有一個(gè)從驅(qū)動(dòng)盤(11)伸出的支承臂(14)和一個(gè)從旋轉(zhuǎn)斜盤(12)伸出的導(dǎo)向銷(15)。導(dǎo)向銷(15)的頭部(15a)裝在支承臂(14)中形成的導(dǎo)向孔(70)中。在支承臂的部分(73)中形成的切斷表面(74)確定了導(dǎo)向孔(70)。切斷表面在鉸連中形成了一個(gè)間隙。此間隙使得旋轉(zhuǎn)斜盤(12)在不拉動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸(6)的情況下而運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)F04B27/10GK1271816SQ0011787
公開日2000年11月1日 申請日期2000年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月2日
發(fā)明者竹中健二, 粥川浩明, 深沼哲彥, 川口真廣, 水谷秀樹, 廣田英, 仲井間裕之 申請人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)制作所