可變?nèi)萘繅嚎s機及其制造方法
【專利摘要】提供一種對高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)的壓縮機的消耗動力的增大進行抑制的可變?nèi)萘繅嚎s機及其制造方法。可變?nèi)萘繅嚎s機包括斜板的最小傾角限制元件、將斜板朝傾角增大方向施力的傾角增大彈簧以及將斜板朝傾角減小方向施力的傾角減小彈簧，安裝有兩個彈簧的驅(qū)動軸、轉(zhuǎn)子、連接元件及斜板的連接體為在驅(qū)動軸沒有旋轉(zhuǎn)時，斜板的傾角被定位在使兩個彈簧的作用力之和為零時的傾角θa處，在驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)時，基于斜板的角度變化方向的慣性積的設(shè)定而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動的力矩MS朝傾角減小方向作用，而使斜板的傾角從θa變小，藉此使基于兩個彈簧的作用力的合力而產(chǎn)生的力矩MF朝傾角增大方向進行作用，其結(jié)果是，將斜板的傾角自律地定位在使力矩MS與力矩MF之和為零時的規(guī)定的傾角θb處，對兩個彈簧的作用力及斜板的慣性積進行設(shè)定，以將該傾角θb定位在最高轉(zhuǎn)速時能可靠地進行壓縮動作的最小的傾角。
【專利說明】可變?nèi)萘繅嚎s機及其制造方法

【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及一種對制冷劑進行壓縮的可變?nèi)萘繅嚎s機及其制造方法，特別是涉及適合在車用空調(diào)系統(tǒng)中使用的可變?nèi)萘繅嚎s機及其制造方法。
[0002]已知有一種在車用空調(diào)系統(tǒng)中使用的、包括能對傾角進行可變控制的斜板的可變?nèi)萘繅嚎s機(例如專利文獻1、2)。特別是在專利文獻I中公開了如下可變?nèi)萘繅嚎s機，該可變?nèi)萘繅嚎s機將斜板設(shè)計成當(dāng)斜板的傾角比規(guī)定的傾角(Gs)小的情況下，使旋轉(zhuǎn)運動的力矩沿傾角增大方向作用、而當(dāng)斜板的傾角比規(guī)定的傾角(Qs)大的情況下，使旋轉(zhuǎn)運動的力矩沿傾角減小方向作用，并且對最小傾角進行限制，以使斜板的最小傾角成為規(guī)定的傾角(Θ s)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本專利特開2010 - 168959號公報
[0006]專利文獻2:日本專利特許第3783434號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0008]基于斜板的角度變化方向的慣性積而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動的力矩與斜板的轉(zhuǎn)速、即壓縮機的轉(zhuǎn)速的平方成比例。即使將斜板的角度變化方向的慣性積設(shè)定為較小的值，在壓縮機的轉(zhuǎn)速增大時，也無法忽視其影響，在高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)變?yōu)檩^大的值。因而，在高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)，基于斜板的角度變化方向的慣性積而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動的力矩會對斜板的角度變化動作帶來較大的影響。
[0009]在專利文獻I的圖2所示的、包括傾角減小彈簧和傾角增大彈簧的連接體400中，當(dāng)驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)時，在斜板上作用有基于斜板的角度變化方向的慣性積而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動的力矩、以及圖4所示的基于彈簧的作用力的合力而作用于斜板的角度變化方向的力矩。
[0010]但是，在上述專利文獻I中，由于基于斜板的角度變化方向的慣性積而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動的力矩的大小及基于兩個彈簧的作用力的合力而作用于斜板的角度變化方向的力矩的大小未知，因此，在從旋轉(zhuǎn)停止后的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)到高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域時，斜板的傾角從傾角Θ a( Θ a:旋轉(zhuǎn)停止后的狀態(tài)下的、傾角減小彈簧的作用力與傾角增大彈簧的作用力之和為零的斜板的傾角)開始怎樣變化也是未知的，其結(jié)果是，并沒有表示出用于對高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)的壓縮機的消耗動力的增大進行抑制的最佳方案。
[0011]本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)而作，其技術(shù)問題在于提供一種特別是能對高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)的壓縮機的消耗動力的增大進行抑制的可變?nèi)萘繅嚎s機及其制造方法。
[0012]解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0013]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的可變?nèi)萘繅嚎s機，包括:
[0014]外殼,上述外殼在內(nèi)部劃分形成有排出室、吸入室、曲軸室及缸孔；
[0015]活塞，上述活塞插入在缸孔中；
[0016]驅(qū)動軸，上述驅(qū)動軸能旋轉(zhuǎn)地被支承在外殼內(nèi)；
[0017]轉(zhuǎn)子，上述轉(zhuǎn)子以能與驅(qū)動軸同步地旋轉(zhuǎn)的方式固定于驅(qū)動軸；
[0018]斜板，上述斜板經(jīng)由連接元件而與轉(zhuǎn)子連接，并能自由滑動地安裝于驅(qū)動軸，從而與轉(zhuǎn)子同步地旋轉(zhuǎn)而使傾角能相對于驅(qū)動軸的軸線變化；
[0019]最小傾角限制元件，在將斜板與驅(qū)動軸的軸線正交時的斜板的傾角設(shè)定為0°的情況下，上述最小傾角限制元件將斜板的最小傾角限制為大致0° ；
[0020]傾角增大彈簧,上述傾角增大彈簧將斜板從最小傾角朝傾角增大方向進行施力；
[0021]傾角減小彈簧，上述傾角減小彈簧將斜板從最大傾角朝傾角減小方向進行施力直到最小傾角；
[0022]轉(zhuǎn)換機構(gòu)，上述轉(zhuǎn)換機構(gòu)配置在活塞與斜板之間，將斜板的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運動；以及
[0023]控制閥，上述控制閥對曲軸室的壓力進行調(diào)節(jié)，
[0024]上述可變?nèi)萘繅嚎s機使曲軸室與吸入室的壓力差變化而改變斜板的傾角，并對活塞的行程進行調(diào)節(jié)，以將從吸入室吸入到缸孔內(nèi)的制冷劑壓縮后，排出到排出室內(nèi)，
[0025]其特征是，
[0026]安裝有傾角減小彈簧和傾角增大彈簧的驅(qū)動軸、轉(zhuǎn)子、連接元件及斜板的連接體為如下的連接體:
[0027]在驅(qū)動軸沒有旋轉(zhuǎn)時，斜板的傾角被定位在使傾角減小彈簧的作用力和傾角增大彈簧的作用力之和為零時的規(guī)定的傾角Θ a處，
[0028]在驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)時，基于斜板的角度變化方向的慣性積的設(shè)定而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動的力矩MS朝傾角減小方向作用，而使斜板的傾角從規(guī)定的傾角Θ a變小，藉此，使基于傾角減小彈簧的作用力與傾角增大彈簧的作用力的合力而產(chǎn)生的力矩MF朝傾角增大方向作用，其結(jié)果是，將斜板的傾角自律地定位在使力矩MS與力矩MF之和為零時的規(guī)定的傾角Θ b處，
[0029]對傾角增大彈簧的作用力、傾角減小彈簧的作用力及斜板的角度變化方向的慣性積進行設(shè)定，以將上述規(guī)定的傾角Θ b定位在最高轉(zhuǎn)速時能可靠地進行壓縮動作的最小的傾角。
[0030]在本發(fā)明的這種可變?nèi)萘繅嚎s機中，在將最高轉(zhuǎn)速時的斜板的傾角設(shè)定為Θ b (Nmax)時，除了最高轉(zhuǎn)速之外的轉(zhuǎn)速時被自律性地定位的斜板的傾角Θ b與上述Θ a、Θ b (Nmax)的大小關(guān)系變?yōu)?a> Θ b ^ Θ b (Nmax)。因而，即使壓縮機的轉(zhuǎn)速增大，因斜板的角度變化方向的慣性積而使斜板的傾角朝減小方向進行角度變化，在自律的定位狀態(tài)下被自律性地定位的斜板的傾角Qb也不會變得比Qb(Nmax)小。對傾角增大彈簧的作用力、傾角減小彈簧的作用力及斜板的角度變化方向的慣性積進行設(shè)定，以使該Qb(Nmax)為在最高轉(zhuǎn)速時能可靠地進行壓縮動作的最小的傾角。換言之，將傾角增大彈簧的作用力、傾角減小彈簧的作用力及斜板的角度變化方向的慣性積設(shè)定成使該Qb(Nmax)為動作保證范圍內(nèi)的最小的斜板傾角，其中，在上述動作保證范圍中，能可靠地進行壓縮動作以在排出室內(nèi)可靠地產(chǎn)生排出壓力，通過利用控制閥對向曲軸室導(dǎo)入的排出氣體導(dǎo)入量進行控制，來對曲軸室與吸入室的壓力差進行控制，從而能使斜板的傾角可靠地進行角度變化。因而，在包括最高轉(zhuǎn)速在內(nèi)的高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)，即使斜板的傾角過渡地到達機械性的最小傾角(大致為0° )附近，也能利用上述力矩MF和力矩MS使斜板的傾角可靠地復(fù)原到能可靠地進行壓縮動作的傾角Qb(例如大致為1° )，因此，能夠避免無法進行容量控制的情況，并且由于傾角ΘΜ大致為1° )是能可靠地進行壓縮動作的最小的傾角，因此，能最高效地且可靠地降低在上述最高轉(zhuǎn)速附近的高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)的可變?nèi)萘繅嚎s機的消耗動力。同時，由于能將曲軸室的壓力的上升抑制到所需的最小限度，因此，也能實現(xiàn)提高驅(qū)動軸的軸封裝置等的壽命。
[0031]此外，由于連接體實際上是旋轉(zhuǎn)的，因此，在還包括斜板的角度變化方向的慣性積的偏差、傾角減小彈簧的作用力及傾角增大彈簧的作用力的偏差、在連接元件及斜板與驅(qū)動軸的滑動部處產(chǎn)生的摩擦力的影響的狀態(tài)下，能夠?qū)⒆罡咿D(zhuǎn)速時的傾角Θ b可靠地定位在能可靠地進行壓縮動作的最小的傾角(例如大致為1° )。
[0032]在本發(fā)明的可變?nèi)萘繅嚎s機中，如上所述，作為最高轉(zhuǎn)速時的上述規(guī)定的傾角Θ b的目標值，能夠設(shè)定為大致1°。
[0033]另外，在本發(fā)明的可變?nèi)萘繅嚎s機中，作為上述連接元件，可以采用上述連接元件為連桿機構(gòu)，且該連桿機構(gòu)包括將轉(zhuǎn)子與斜板連接的連桿臂的結(jié)構(gòu)。在包括連桿機構(gòu)的可變?nèi)萘繅嚎s機中，斜板的角度變化方向的慣性積還必須考慮連桿臂的影響，與不具有連桿臂的其它鉸鏈結(jié)構(gòu)相比，慣性積存在偏差。因而，使連接體實際旋轉(zhuǎn)來確認最高轉(zhuǎn)速時的傾角Qb的本發(fā)明的方式，適合這種包括連桿機構(gòu)的可變?nèi)萘繅嚎s機。
[0034]另外，本發(fā)明還提供一種可變?nèi)萘繅嚎s機的制造方法，該可變?nèi)萘繅嚎s機包括:
[0035]外殼,上述外殼在內(nèi)部劃分形成有排出室、吸入室、曲軸室及缸孔；
[0036]活塞，上述活塞插入在缸孔中；
[0037]驅(qū)動軸，上述驅(qū)動軸能旋轉(zhuǎn)地被支承在外殼內(nèi)；
[0038]轉(zhuǎn)子，上述轉(zhuǎn)子以能與驅(qū)動軸同步地旋轉(zhuǎn)的方式固定于驅(qū)動軸；
[0039]斜板，上述斜板經(jīng)由連接元件而與轉(zhuǎn)子連接，并能自由滑動地安裝于驅(qū)動軸，從而與轉(zhuǎn)子同步地旋轉(zhuǎn)而使傾角能相對于驅(qū)動軸的軸線變化；
[0040]最小傾角限制元件，在將斜板與驅(qū)動軸的軸線正交時的斜板的傾角設(shè)定為0°的情況下，上述最小傾角限制元件將斜板的最小傾角限制為大致0° ；
[0041]傾角增大彈簧,上述傾角增大彈簧將斜板從最小傾角朝傾角增大方向施力；
[0042]傾角減小彈簧，上述傾角減小彈簧將斜板從最大傾角朝傾角減小方向施力直到最小傾角；
[0043]轉(zhuǎn)換機構(gòu)，上述轉(zhuǎn)換機構(gòu)配置在活塞與斜板之間，將斜板的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運動；以及
[0044]控制閥，上述控制閥對曲軸室的壓力進行調(diào)節(jié)，
[0045]上述可變?nèi)萘繅嚎s機使曲軸室與吸入室的壓力差變化而改變斜板的傾角，調(diào)節(jié)活塞的行程而將從吸入室吸入到缸孔內(nèi)的制冷劑壓縮，排出到排出室內(nèi)，
[0046]上述可變?nèi)萘繅嚎s機的制造方法的特征是，
[0047]將安裝有傾角減小彈簧和傾角增大彈簧的驅(qū)動軸、轉(zhuǎn)子、連接元件及斜板的連接體構(gòu)成為:
[0048]在驅(qū)動軸沒有未旋轉(zhuǎn)時，斜板的傾角被定位在使傾角減小彈簧的作用力和傾角增大彈簧的作用力之和為零時的規(guī)定的傾角Θ a處；
[0049]在驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)時，基于斜板的角度變化方向的慣性積的設(shè)定而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動的力矩MS朝傾角減小方向作用，而使斜板的傾角從規(guī)定的傾角Θ a變小，藉此，使基于傾角減小彈簧的作用力和傾角增大彈簧的作用力的合力而產(chǎn)生的力矩MF朝傾角增大方向作用，其結(jié)果是，將斜板的傾角自律地定位在使力矩MS與力矩MF之和為零時的規(guī)定的傾角Θ b處，
[0050]并且對傾角增大彈簧的作用力、傾角減小彈簧的作用力及斜板的變角方向的慣性積進行設(shè)定，以將上述規(guī)定的傾角Θ b定位在最高轉(zhuǎn)速時能可靠地進行壓縮動作的最小的傾角。
[0051]發(fā)明效果
[0052]這樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)⒖勺內(nèi)萘繅嚎s機的斜板的角度變化動作可靠地確保到最高轉(zhuǎn)速，并且能夠高效地抑制高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)的壓縮機的消耗動力的增大。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0053]圖1是本發(fā)明一實施方式的可變?nèi)萘繅嚎s機的縱剖視圖。
[0054]圖2是圖1的可變?nèi)萘繅嚎s機中的傾角減小彈簧的作用力和傾角增大彈簧的作用力的合力與傾角之間的關(guān)系圖。
[0055]圖3是圖1的可變?nèi)萘繅嚎s機中的連接體的縱剖視圖。
[0056]圖4是表示圖1的可變?nèi)萘繅嚎s機中的斜板的角度變化方向的慣性積的特性圖。
[0057]圖5是在圖1的可變?nèi)萘繅嚎s機中的、使連接體旋轉(zhuǎn)時的力矩MF與力矩MS的特性圖。
[0058]圖6是在圖1的可變?nèi)萘繅嚎s機中的、使連接體旋轉(zhuǎn)時的斜板的傾角Θ b與壓縮機轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系圖。
[0059]圖7是表示圖1的可變?nèi)萘繅嚎s機中的、在斜板的最小傾角附近處的壓縮動作的狀態(tài)的示意圖。

【具體實施方式】
[0060]以下，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0061](I)可變?nèi)萘繅嚎s機
[0062]圖1表示本發(fā)明一實施方式的、在車用空調(diào)系統(tǒng)中使用的可變?nèi)萘繅嚎s機。圖1所示的可變?nèi)萘繅嚎s機100是無離合器壓縮機，其包括:具有多個缸孔1la的缸體101 ;設(shè)置在缸體101 —端的前部外殼102 ;以及隔著閥板103設(shè)置在缸體101的另一端的缸蓋104。
[0063]以橫穿由缸體101和前部外殼102規(guī)定的曲軸室140內(nèi)的方式設(shè)置有驅(qū)動軸110，在該驅(qū)動軸I1的軸向中央部的周圍配置有斜板111。斜板111經(jīng)由連桿機構(gòu)120而與固定于驅(qū)動軸110的轉(zhuǎn)子112連接，使得斜板111的傾角能沿驅(qū)動軸110變化。
[0064]連桿機構(gòu)120由第一臂112a、第二臂111a、連桿臂121構(gòu)成，其中，上述第一臂112a從轉(zhuǎn)子112突出設(shè)置，上述第二臂Illa從斜板111突出設(shè)置，上述連桿臂121的一端側(cè)經(jīng)由第一連接銷122能自由轉(zhuǎn)動地與第一臂112a連接，另一端側(cè)經(jīng)由第二連接銷123能自由轉(zhuǎn)動地與第二臂Illa連接。
[0065]斜板111的通孔Illc的形狀形成為能使斜板111在最大傾角(Θ max)與最小傾角(θπ?η)的范圍內(nèi)傾動，在通孔Illc中形成有與驅(qū)動軸110抵接的最大傾角限制部和最小傾角限制部。
[0066]另外，在本實施方式中，例如假設(shè)是最大排出容量為160cc左右的無離合器壓縮機，在將斜板111與驅(qū)動軸I1正交時的斜板的傾角設(shè)定為0°的情況下，通孔Illc的最小傾角限制部形成為使斜板111的傾角大致為0°。在此，最小傾角θπ?η大致為0°是指比一 0.5°大且小于0.5°的區(qū)域，較為理想的是，設(shè)定為0°以上且小于0.5°。另外，將通孔Illc的最大傾角限制部設(shè)定為使斜板111的傾角為20°?21°。
[0067]在轉(zhuǎn)子112與斜板111之間安裝有對斜板111施力直到最小傾角的、由壓縮螺旋彈簧構(gòu)成的傾角減小彈簧114，在斜板111與彈簧支承構(gòu)件116之間安裝有由壓縮螺旋彈簧構(gòu)成的傾角增大彈簧115,該傾角增大彈簧115沿使斜板111的傾角增大到比最大傾角小的規(guī)定傾角的方向施力。由于在處于最小傾角時傾角增大彈簧115的作用力被設(shè)定為比傾角減小彈簧114的作用力大，因此，在驅(qū)動軸110沒有旋轉(zhuǎn)時，斜板111被定位在使傾角減小彈簧114的作用力和傾角增大彈簧115的作用力的合力為零時的規(guī)定的傾角Θ a處(圖2)。
[0068]另外，在考慮了與車輛的怠速相當(dāng)?shù)膲嚎s機轉(zhuǎn)速(例如700rpm)下從無離合器壓縮機的關(guān)閉狀態(tài)(空調(diào)非工作狀態(tài))向打開狀態(tài)(空調(diào)工作狀態(tài))順利地過渡的情況下，設(shè)定圖2所示的在最小傾角0min時的作用力的合力Fmin及規(guī)定的傾角Θ a,為了對關(guān)閉狀態(tài)下的消耗動力進行抑制，將上述作用力的合力Fmin及規(guī)定的傾角Θ a設(shè)定為盡可能小的值。由于規(guī)定的傾角Ga必須在能使壓縮動作可靠地進行的區(qū)域，因此，將規(guī)定的傾角Ga設(shè)定為比1°大，并且設(shè)定為小于5°的區(qū)域，以避免發(fā)動機啟動時的壓縮機負荷變得過大。理想的是，最好將規(guī)定的傾角Qa設(shè)定為2°?3° ,且將Fmin設(shè)定為一 40N±15N左右(負號為傾角增大方向)。將最大傾角Θ max時的作用力的合力Fmax設(shè)定為60N± 15N左右。
[0069]驅(qū)動軸110的一端在朝前部外殼102的外側(cè)突出的突出部102a內(nèi)貫穿并延伸至外側(cè)，而與未圖示的傳動裝置連接。另外，在驅(qū)動軸110與突出部102a之間插入有軸封裝置130，以將內(nèi)部與外部切斷。驅(qū)動軸110及轉(zhuǎn)子112在徑向方向上被軸承131、132所支承，在推力方向上被軸承133和止推板134所支承，將來自外部驅(qū)動源的動力傳遞至傳動裝置，驅(qū)動軸110能與傳動裝置的旋轉(zhuǎn)同步地進行旋轉(zhuǎn)。另外，利用調(diào)節(jié)螺釘135將驅(qū)動軸110的止推板134的抵接部與止推板134的間隙調(diào)節(jié)為規(guī)定的間隙。
[0070]在缸孔1la內(nèi)配置有活塞136，在活塞136的朝曲軸室140 —側(cè)突出的端部的內(nèi)側(cè)空間內(nèi)收容有斜板111的外周部，斜板111形成為通過一對滑履137而與活塞136連動的結(jié)構(gòu)。因而，通過斜板111的旋轉(zhuǎn)能使活塞136在缸孔1la內(nèi)往復(fù)運動。
[0071]在缸蓋104中劃分形成有吸入室141和排出室142，其中，上述吸入室141位于徑向中央部，上述排出室142在徑向外側(cè)以環(huán)狀包圍吸入室141，吸入室141經(jīng)由設(shè)置于閥板103的連通孔103a和吸入閥(未圖示)而與缸孔1la連通，排出室142經(jīng)由排出閥(未圖示)和設(shè)置于閥板103的連通孔103b而與缸孔1la連通。
[0072]前部外殼102、缸體101、閥板103和缸蓋104隔著未圖示的墊片，通過多個貫穿螺栓105連接而形成壓縮機外殼。
[0073]另外，在缸體101的圖1中的上部設(shè)置有消聲器，通過用螺栓將蓋構(gòu)件106與劃分形成在缸體101上部的形成壁1lb隔著未圖示的密封構(gòu)件連接，從而形成消聲器。在消聲器空間143內(nèi)配置有止回閥200。止回閥200配置在連通路144與消聲器空間143的連接部，并響應(yīng)于連通路144(上游側(cè))與消聲器空間143 (下游側(cè))的壓力差而動作，在壓力差比規(guī)定值小的情況下，將連通路144切斷，在壓力差比規(guī)定值大的情況下，將連通路144打開。因而，排出室142經(jīng)由由連通路144、止回閥200、消聲器空間143及排出端口 106a形成的排出通路而與空調(diào)系統(tǒng)的排出側(cè)制冷劑回路連接。
[0074]在缸蓋104中形成有吸入端口 104a和連通路104b，吸入室141經(jīng)由由連通路104b及吸入端口 104a形成的吸入通路而與空調(diào)系統(tǒng)的吸入側(cè)制冷劑回路連接。吸入通路以從缸蓋104的徑向外側(cè)橫穿排出室142的一部分的方式呈直線狀延伸。
[0075]在缸蓋104中還設(shè)置有控制閥300?？刂崎y300對將排出室142與曲軸室140連通的連通路145的開度進行調(diào)節(jié)，并對向曲軸室140導(dǎo)入的排出氣體導(dǎo)入量進行控制。另夕卜，曲軸室140內(nèi)的制冷劑經(jīng)由連通路101c、空間146和形成于閥板103的節(jié)流孔103c流向吸入室141。
[0076]因而，能夠利用控制閥300使曲軸室140的壓力發(fā)生變化，并通過改變斜板111的傾角、即活塞136的行程，從而能對可變?nèi)萘繅嚎s機100的排出容量進行可變控制。
[0077]在空調(diào)工作時、即在可變?nèi)萘繅嚎s機100的工作狀態(tài)下，基于外部信號對內(nèi)置在控制閥300內(nèi)的螺線管的通電量進行調(diào)節(jié)，對排出容量進行可變控制，以使吸入室141的壓力變?yōu)橐?guī)定值。控制閥300能夠根據(jù)外部環(huán)境對吸入壓力進行最優(yōu)控制。
[0078]另外，在空調(diào)沒有工作時、即在可變?nèi)萘繅嚎s機100的非工作狀態(tài)下，通過停止對內(nèi)置在控制閥300內(nèi)的螺線管的通電，從而強制地使連通路145打開，以將可變?nèi)萘繅嚎s機100的排出容量控制到最小。
[0079](2)作用于斜板的角度變化力矩
[0080]可變?nèi)萘繅嚎s機100運轉(zhuǎn)時作用于斜板111的角度變化力矩有下述力矩。
[0081].因作用于各活塞的汽缸壓力而產(chǎn)生的力矩MCL(傾角增大方向)
[0082].因作用于各活塞的曲軸室內(nèi)的壓力而產(chǎn)生的力矩MCR(傾角減小方向)
[0083].因活塞的往復(fù)運動慣性力而產(chǎn)生的力矩MP(傾角增大方向)
[0084].基于斜板的角度變化方向的慣性積的設(shè)定而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動的力矩MS
[0085].因傾角減小彈簧的作用力和傾角增大彈簧的作用力的合力而產(chǎn)生的力矩MF
[0086]在空調(diào)工作時，通常氣體壓力的力矩(MCR — MCL)比其它的機械系統(tǒng)的力矩(MP、MS、MF)大，因此，也可以不必過度考慮機械系統(tǒng)的力矩，但由于力矩MP及力矩MS為轉(zhuǎn)速的平方的函數(shù)，因此，在高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)無法忽視力矩MP及力矩MS。
[0087]特別是在無離合器壓縮機的關(guān)閉狀態(tài)下(空調(diào)沒有工作時)，由于氣體壓力的力矩(MCUMCR)極小，因此，斜板111的角度變化動作容易受機械系統(tǒng)的力矩(MP、MS、MF)的影響。
[0088]在機械系統(tǒng)的力矩中，能調(diào)節(jié)大小的是力矩MF和力矩MS。力矩MF能通過傾角減小彈簧114和傾角增大彈簧115的作用力及彈簧常數(shù)來調(diào)節(jié)，在本實施方式中，根據(jù)圖2所示的作用力F以及圖3所示那樣的在設(shè)計上確定的任意的斜板111的傾角下的、瞬間旋轉(zhuǎn)中心C與驅(qū)動軸110的軸心的距離L的積，來求出力矩MF (MF = F.L)。另外，瞬間旋轉(zhuǎn)中心是在圖3所示的安裝有傾角減小彈簧114和傾角增大彈簧115的驅(qū)動軸110、轉(zhuǎn)子112、連桿機構(gòu)120及斜板111的連接體400中，穿過斜板111的旋轉(zhuǎn)中心(K點)且和驅(qū)動軸110的軸線正交的線與穿過第一連接銷122的中心及第二連接銷123的中心的軸線的交點。
[0089]另外，力矩MS能通過對斜板111的形狀、質(zhì)量、重心即慣性積進行設(shè)定來調(diào)節(jié)，在本實施方式中，能夠根據(jù)圖4所示的慣性積值P，利用MS = P.ω2來求出力矩MS(G)是驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)的角速度)。
[0090]圖4表示包括連接銷123和連桿臂121的影響在內(nèi)的斜板111的角度變化方向的慣性積。
[0091]第二連接銷123由于被壓入固定于斜板111,因此與斜板111成為一體。由于連桿臂121以第一連接銷122為中心轉(zhuǎn)動，因此，連桿臂121的位置與斜板111的傾角變化對應(yīng)變化。在驅(qū)動軸110旋轉(zhuǎn)時，通過連桿臂121繞第一連接銷122的中心作用有旋轉(zhuǎn)運動的力矩，因此，連桿臂121經(jīng)由第二連接銷123產(chǎn)生使斜板111始終朝向傾角增大方向的旋轉(zhuǎn)運動的力矩。因而，考慮因連桿臂121產(chǎn)生的傾角增大方向的旋轉(zhuǎn)運動的力矩，來將第二連接銷123與斜板111的連接體的慣性積設(shè)定成具有圖4所示的特性。也就是說，慣性積值P由連桿臂121、和第二連接銷123與斜板111的連接體這兩個要素構(gòu)成，因此，與不具有連桿臂121的其它的鉸鏈結(jié)構(gòu)相比，偏差更大。
[0092]另外，慣性積值P為零時的斜板的傾角0S設(shè)定為比0°大且小于1°的范圍內(nèi)。
[0093](3)由力矩MF和力矩MS導(dǎo)致的斜板的傾動
[0094]接著,利用圖5及圖6對在使圖3所示的安裝有傾角減小彈簧114和傾角增大彈簧115的驅(qū)動軸110、轉(zhuǎn)子112、連桿機構(gòu)120及斜板111的連接體400旋轉(zhuǎn)時，如何利用力矩MF和力矩MS來定位斜板111的傾角的情況進行說明。
[0095]例如，考慮從可變?nèi)萘繅嚎s機100中卸下缸蓋104、閥板103、排出閥、吸入閥及活塞136而在大氣壓下進行運轉(zhuǎn)的情況。在這種狀態(tài)下，由于氣體壓力的力矩(MCR - MCL)及力矩MP為零，因此，在斜板上僅作用有力矩MF和力矩MS。
[0096]另外，例如，利用激光移位測量裝置對斜板111旋轉(zhuǎn)時的斜板111的軸向的移位量進行測量，從而能夠求出斜板的傾角Θ。在將照射激光的斜板111的位置設(shè)定為相當(dāng)于穿過各活塞136的中心軸的節(jié)圓的位置時，所測量的斜板111的軸向移位量AL為活塞行程本身。在這種情況下，在將節(jié)圓直徑設(shè)定為D時，斜板111的傾角Θ與移位AL之間的關(guān)系Stan0 = AL/D，若對斜板111的軸向移位量AL進行測量時，能夠容易地求出斜板111的傾角Θ。
[0097]在驅(qū)動軸110的旋轉(zhuǎn)停止的狀態(tài)下，由于MS = O,因此，斜板111的傾角定位在使傾角減小彈簧114的作用力和傾角增大彈簧115的作用力平衡的斜板111的傾角Θ a處。
[0098]在使驅(qū)動軸110從旋轉(zhuǎn)停止的狀態(tài)以規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，基于斜板111的角度變化方向的慣性積P而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動的力矩MS作用于斜板111，而使斜板111的傾角從傾角0a開始變化。在此，由于0S< 0a，因此，力矩MS沿傾角減小方向作用，斜板111的傾角從傾角Ga向傾角0S變小。
[0099]當(dāng)斜板111的傾角變得比傾角Θ a小時，由于在斜板111上沿傾角增大方向作用有因圖2所示的彈簧作用力的合力F而產(chǎn)生的力矩MF，因此，在力矩MF與力矩MS的和變?yōu)榱銜r的位置處，斜板111的傾角被自律性地定位(傾角Θ b)。當(dāng)驅(qū)動軸110的轉(zhuǎn)速增大時，傾角Θ b接近傾角Θ s,在最高轉(zhuǎn)速(Nmax)時成為最小的角度。將該最高轉(zhuǎn)速時的傾角0b (Nmax)設(shè)定成能使壓縮動作可靠地進行的最小的傾角。也就是說，在最高轉(zhuǎn)速時能可靠地確保所需最小限度的壓縮動作，從而不會使斜板111的傾角不必要地增大。
[0100]另外，例如在斜板式可變?nèi)萘繅嚎s機中，假設(shè)最高轉(zhuǎn)速(Nmax)為9000rpm(± 100rpm)左右。
[0101]斜板111的機械性的最小傾角θπ?η設(shè)定為大致0°，在實際的可變?nèi)萘繅嚎s機100的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，有時也會過渡性地到達最小傾角Θ min,但在該狀態(tài)下，力矩MP和氣體壓力的力矩(MCR — MCL)為零或極小，因此，為了使容量從最小傾角θπ?η復(fù)原，需要將傾角Qb(Nmax)定位在能利用力矩MF和力矩MS可靠地進行壓縮動作的傾角區(qū)域內(nèi)。
[0102]通常當(dāng)斜板111的傾角變小而接近0°附近時，由于在某一傾角以下時，壓縮動作會變得不充分或是完全不進行壓縮動作，因此，當(dāng)通過實驗對作為上述邊界的傾角進行確認后，可知該傾角為0.2。左右，此外，還確認了能可靠地進行壓縮動作的斜板111的傾角為0.4°以上。
[0103]S卩、如圖7中表示在最小傾角附近的壓縮動作的狀態(tài)的示意圖所示，在將完全不進行壓縮動作的區(qū)域與壓縮動作不充分的區(qū)域的邊界的傾角設(shè)定為Θ C，將壓縮動作不充分的區(qū)域與能可靠地進行壓縮動作的區(qū)域的邊界的傾角設(shè)定為Θ d時，能夠表示為:
[0104]壓縮動作完全不再進行的區(qū)域:0°彡Θ < 0C
[0105]壓縮動作不充分的區(qū)域:Θ c < θ < Θ d
[0106]可靠地進行壓縮動作的區(qū)域:Θ d彡Θ，
[0107]確認到Θ c為0.2°左右，0d為0.4°以上。根據(jù)與車輛的怠速相當(dāng)?shù)膲嚎s機轉(zhuǎn)速，來判斷是否進行壓縮動作(例如700rpm)。
[0108]因而，較為理想的是，在圖4中慣性積值P為零時的傾角Θ s為大致0.4° (0.4° ±0.3°左右的范圍內(nèi))，此外，上述傾角Qb(Nmax)為大致1° (1° ±0.5°左右的范圍內(nèi))，最為理想是為1°以下(不過9s< 0b)。
[0109]連桿機構(gòu)120中慣性積值P的偏差比其它的鉸鏈結(jié)構(gòu)大，而且彈簧的作用力的合力F也存在偏差，此外在斜板111進行傾動時，在連桿機構(gòu)120及驅(qū)動軸110的外周與通孔Illc的滑動部處作用有摩擦力，因此，傾角0b(Nmax)的偏差也會變大，但由于使連接體400實際旋轉(zhuǎn)來確認傾角Θ b (Nmax)，因此，只要對慣性積值P及彈簧的作用力的合力F進行修正，以使其成為目標的傾角，就能將傾角Θ b可靠地定位在期望的范圍內(nèi)。
[0110]如上所述，將傾角減小彈簧114的作用力、傾角增大彈簧115的作用力及斜板111的角度變化方向的慣性積設(shè)定成當(dāng)在連接體400中使驅(qū)動軸110旋轉(zhuǎn)時，隨著通過設(shè)定斜板111的角度變化方向的慣性積而使轉(zhuǎn)速增大，斜板111的傾角自律性地減小，在最高轉(zhuǎn)速時位于能使壓縮動作可靠地進行的最小的傾角，因此，能夠有效地利于降低在高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)的可變?nèi)萘繅嚎s機的消耗動力。另外，同時由于曲軸室的壓力上升也受到抑制，因此，也能利于提高軸封裝置130的壽命。
[0111]另外，上述的Θ S的數(shù)值表示的是理想的狀態(tài)，本發(fā)明不限定于此。例如，即使將Qs設(shè)定為稍微負的角度(例如一0.5° < Θ s <0)，只要設(shè)定彈簧作用力，以通過力矩MF與力矩MS之和來獲得期望的Θ b即可。
[0112]另外，在上述實施方式中，將可變?nèi)萘繅嚎s機100設(shè)定為無離合器壓縮機，但也可以是安裝有電磁離合器的可變?nèi)萘繅嚎s機。另外，本發(fā)明也能應(yīng)用在擺動板式可變?nèi)萘繅嚎s機中。
[0113]另外，將轉(zhuǎn)子與斜板連接的連接元件不限定于上述實施方式。例如也可以是在轉(zhuǎn)子臂上形成長孔，且使固定于斜板的銷與上述長孔連接的結(jié)構(gòu)。
[0114]另外，在上述實施方式中，是斜板被驅(qū)動軸直接支承的結(jié)構(gòu)，但也可以是被能滑動地嵌套在驅(qū)動軸上的斜板支承體(套筒)支承的斜板結(jié)構(gòu)。
[0115]此外，最小傾角限制元件也不限定于上述實施方式。例如也可以將擋圈固定在驅(qū)動軸上來限制最小傾角。
[0116]工業(yè)上的可利用性
[0117]本發(fā)明能夠應(yīng)用在將制冷劑壓縮的所有斜板式可變?nèi)萘繅嚎s機中，特別是適合地應(yīng)用于在車用空調(diào)系統(tǒng)中使用的壓縮機中。
[0118](符號說明)
[0119]100可變?nèi)萘繅嚎s機
[0120]101 缸體
[0121]1la 缸孔
[0122]1lb 形成壁
[0123]1lc 連通路
[0124]102前部外殼
[0125]102a 突出部
[0126]103 閥板
[0127]103a 吸入孔
[0128]103b 排出孔
[0129]103c 節(jié)流孔
[0130]104 缸蓋
[0131]104a 吸入端口
[0132]104b 連通路
[0133]105貫穿螺栓
[0134]106蓋構(gòu)件
[0135]106a 排出端口
[0136]110驅(qū)動軸
[0137]111 斜板
[0138]Illa 第二臂
[0139]Illc 通孔
[0140]112 轉(zhuǎn)子
[0141]112a 第一臂
[0142]114傾角減小彈簧
[0143]115傾角增大彈簧
[0144]116彈簧支承構(gòu)件
[0145]120連桿機構(gòu)
[0146]121連桿臂
[0147]122第一連接銷
[0148]123第二連接銷
[0149]130軸封裝置
[0150]131、132 向心軸承
[0151]133推力軸承
[0152]134止推板
[0153]135調(diào)節(jié)螺釘
[0154]136活塞
[0155]137滑履
[0156]140曲軸室
[0157]141吸入室
[0158]142排出室
[0159]143消聲器空間
[0160]144連通路
[0161]145壓力供給通路
[0162]146空間
[0163]200止回閥
[0164]300控制閥。
【權(quán)利要求】
1.一種可變?nèi)萘繅嚎s機，包括: 外殼，所述外殼在內(nèi)部劃分形成有排出室、吸入室、曲軸室及缸孔； 活塞，所述活塞插入在缸孔中； 驅(qū)動軸，所述驅(qū)動軸能旋轉(zhuǎn)地被支承在外殼內(nèi)； 轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子以能與驅(qū)動軸同步地旋轉(zhuǎn)的方式固定于驅(qū)動軸； 斜板，所述斜板經(jīng)由連接元件而與轉(zhuǎn)子連接，并能自由滑動地安裝于驅(qū)動軸，從而與轉(zhuǎn)子同步地旋轉(zhuǎn)而使傾角能相對于驅(qū)動軸的軸線變化； 最小傾角限制元件，在將斜板與驅(qū)動軸的軸線正交時的斜板的傾角設(shè)定為0°的情況下，所述最小傾角限制元件將斜板的最小傾角限制為大致0° ； 傾角增大彈簧，所述傾角增大彈簧將斜板從最小傾角朝傾角增大方向施力； 傾角減小彈簧，所述傾角減小彈簧將斜板從最大傾角朝傾角減小方向施力直到最小傾角； 轉(zhuǎn)換機構(gòu)，所述轉(zhuǎn)換機構(gòu)配置在活塞與斜板之間，并將斜板的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運動；以及 控制閥，所述控制閥對曲軸室的壓力進行調(diào)節(jié)， 所述可變?nèi)萘繅嚎s機使曲軸室與吸入室的壓力差變化而改變斜板的傾角，并對活塞的行程進行調(diào)節(jié)，以將從吸入室吸入到缸孔內(nèi)的制冷劑壓縮后，排出到排出室內(nèi)， 其特征在于， 安裝有傾角減小彈簧和傾角增大彈簧的驅(qū)動軸、轉(zhuǎn)子、連接元件及斜板的連接體為如下的連接體: 在驅(qū)動軸沒有旋轉(zhuǎn)時，斜板的傾角被定位在使傾角減小彈簧的作用力和傾角增大彈簧的作用力之和為零時的規(guī)定的傾角Θ a處； 在驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)時，基于斜板的角度變化方向的慣性積的設(shè)定而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動的力矩MS朝傾角減小方向作用，而使斜板的傾角從規(guī)定的傾角0a變小，藉此，使基于傾角減小彈簧的作用力和傾角增大彈簧的作用力的合力而產(chǎn)生的力矩MF朝傾角增大方向作用，其結(jié)果是，將斜板的傾角自律地定位在使力矩MS與力矩MF之和為零時的規(guī)定的傾角Θ b處，對傾角增大彈簧的作用力、傾角減小彈簧的作用力及斜板的角度變化方向的慣性積進行設(shè)定，以將所述規(guī)定的傾角Θ b定位在最高轉(zhuǎn)速時能可靠地進行壓縮動作的最小的傾角。
2.如權(quán)利要求1所述的可變?nèi)萘繅嚎s機，其特征在于， 在最高轉(zhuǎn)速時，所述規(guī)定的傾角Qb的目標值大致為Γ。
3.如權(quán)利要求1或2所述的可變?nèi)萘繅嚎s機，其特征在于， 所述連接元件為連桿機構(gòu)，該連桿機構(gòu)包括將轉(zhuǎn)子與斜板連接的連桿臂。
4.一種可變?nèi)萘繅嚎s機的制造方法，該可變?nèi)萘繅嚎s機包括: 外殼，所述外殼在內(nèi)部劃分形成有排出室、吸入室、曲軸室及缸孔； 活塞，所述活塞插入在缸孔中； 驅(qū)動軸，所述驅(qū)動軸能旋轉(zhuǎn)地被支承在外殼內(nèi)； 轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子以能與驅(qū)動軸同步地旋轉(zhuǎn)的方式固定于驅(qū)動軸； 斜板，所述斜板經(jīng)由連接元件而與轉(zhuǎn)子連接，并能自由滑動地安裝于驅(qū)動軸，從而與轉(zhuǎn)子同步地旋轉(zhuǎn)而使傾角能相對于驅(qū)動軸的軸線變化； 最小傾角限制元件，在將斜板與驅(qū)動軸的軸線正交時的斜板的傾角設(shè)定為0°的情況下，所述最小傾角限制元件將斜板的最小傾角限制為大致0° ； 傾角增大彈簧，所述傾角增大彈簧將斜板從最小傾角朝傾角增大方向施力； 傾角減小彈簧，所述傾角減小彈簧將斜板從最大傾角朝傾角減小方向施力直到最小傾角； 轉(zhuǎn)換機構(gòu)，所述轉(zhuǎn)換機構(gòu)配置在活塞與斜板之間，將斜板的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運動；以及 控制閥，所述控制閥對曲軸室的壓力進行調(diào)節(jié)， 所述可變?nèi)萘繅嚎s機使曲軸室與吸入室的壓力差變化而改變斜板的傾角，并對活塞的行程進行調(diào)節(jié)，以將從吸入室吸入到缸孔內(nèi)的制冷劑壓縮后排出到排出室內(nèi)， 所述可變?nèi)萘繅嚎s機的制造方法的特征在于， 將安裝有傾角減小彈簧和傾角增大彈簧的驅(qū)動軸、轉(zhuǎn)子、連接元件及斜板的連接體構(gòu)成為: 在驅(qū)動軸沒有旋轉(zhuǎn)時，斜板的傾角被定位在使傾角減小彈簧的作用力和傾角增大彈簧的作用力之和為零時的規(guī)定的傾角Θ a處； 在驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)時，基于斜板的角度變化方向的慣性積的設(shè)定而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動的力矩MS朝傾角減小方向作用，而使斜板的傾角從規(guī)定的傾角0a變小，藉此，使基于傾角減小彈簧的作用力和傾角增大彈簧的作用力的合力而產(chǎn)生的力矩MF朝傾角增大方向作用，其結(jié)果是，將斜板的傾角自律地定位在使力矩MS與力矩MF之和為零時的規(guī)定的傾角Θ b處， 并且對傾角增大彈簧的作用力、傾角減小彈簧的作用力及斜板的角度變化方向的慣性積進行設(shè)定，以將所述規(guī)定的傾角Θ b定位在最高轉(zhuǎn)速時能可靠地進行壓縮動作的最小的傾角。
【文檔編號】F04B27/14GK104254690SQ201380021752
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月25日
【發(fā)明者】寺內(nèi)圣, 田口幸彥 申請人:三電有限公司