叶片式压缩机 |
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| 申请号 | CN201210312569.2 | 申请日 | 2012-08-29 | 公开(公告)号 | CN102966543B | 公开(公告)日 | 2016-01-20 |
| 申请人 | 法雷奥日本株式会社; | 发明人 | 高桥知靖; 寺屋孝则; 中村孝明; 山田功; 堀充浩; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种 叶片 式 压缩机 ，其能够相对地减少为了在 转子 的外圆周面上形成固体 润滑剂 薄膜 而使用的固体润滑剂的涂布量。该叶片式压缩机（1）至少具有：缸筒（8a），其被收纳在 外壳 （2）内，具有正圆形的内周面；正圆形的转子（4），其收纳在缸筒（8a）内，其中心（P2）被配置在相对缸筒（8a）的中心（P1）偏心的 位置 ；轴（3），其压入转子（4）的贯通孔（4a）；在转子（4）的外周面（4b）和侧面（4c）上形成有固体润滑剂薄膜（30），固体润滑剂薄膜（30）的厚度L在无需进行 机械加工 的情况下从初始阶段起就处于10μm～20μm的范围内，从而相对地减少了固体润滑剂的涂布量。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种叶片式压缩机，其特征在于，具有： |
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| 说明书全文 | 叶片式压缩机技术领域背景技术[0003] 例如，专利文献1的图1示出了在椭圆形缸筒中组合配置有奇数个叶片的转子而构成的叶片式压缩机，其中，由于在以轴为中心位于该轴径向两侧的压缩部交替进行压缩作用，所以，即使尽可能地减小轴和支撑该轴的轴承的间隙，在该间隙的范围内，转子组件也会沿着椭圆形缸筒的椭圆短径方向交替振动。具体地说，转子组件被振动，使得上死点侧的转子外周面和缸筒内周面之间分离而间隙变大，上死点的相反侧的转子外周面和缸筒内周面之间接近而间隙变小。 [0004] 因此，为了减少来自转子外周面和缸筒内周面之间的工作流体（制冷剂气体）的泄漏，优选尽可能地减小转子外周面和缸筒内周面之间的间隙，但是如上所述，由于存在转子组件的振动，如果使椭圆形缸筒的椭圆短径方向上的转子外周面和缸筒内周面的间隙过小，则在该椭圆形缸筒的椭圆短径方向上转子外周面和缸筒内周面有可能接触。 [0005] 为了允许这种转子外周面和缸筒内周面的接触，并且确保叶片式压缩机的可靠性，考虑在椭圆形缸筒的内周面和转子的外周面的一方或双方上涂布聚四氟乙烯（下面简称为PTFE）等固体润滑剂而形成固体润滑剂薄膜。需要说明的是，在上述专利文献1所示的气体压缩机中，虽然其目的不同，但是公开了在椭圆形缸筒的内周面和转子的外周面的一方或双方上形成有由氟树脂等构成的固体润滑剂薄膜的构成。 [0006] 在使用整个圆周上形成有所述固体润滑剂薄膜的转子的情况下，由于在各零件的形状精度的基础上加上固体润滑材料薄膜的厚度，缸筒内周面和转子外周面的间隙的偏差相对增大。因此，一般采取以使间隙成为合适的值的方式，与缸筒内周面和转子外周面的一方的实测尺寸配合而对另一方进行加工以控制间隙的所谓匹配加工。 [0007] 专利文献1：日本特开2004－211651号公报 [0008] 但是，在使用如专利文献1所示的椭圆形缸筒的叶片式压缩机的成型中采用上述的匹配加工的情况下，由于难以利用磨削加工或者车床加工以足够的精度形成椭圆形状，所以通常在转子组件侧对圆筒形状的转子的外周面进行磨削加工来进行匹配加工。 [0009] 与此相伴，考虑到轴压入时的转子的变形及机械加工中的加工余量，初期对转子的外周面形成的固体润滑剂薄膜的厚度例如设定为包含约100μm的余量的厚度，因此，在将高价的PTFE作为固体润滑剂进行涂布的情况下，不管是否在机械加工中去除，不得不大量使用PTFE这种不良情况。而且，在固体润滑剂为PTFE的情况下，分几次涂布之后反复多次例如三次进行烧制而使其坚硬的作业，否则会存在固体润滑剂薄膜达不到例如约100μm的相对较厚的不利情况。 发明内容[0010] 于是，本发明的目的在于提供一种叶片式压缩机，其能够相对地减少用于在转子的外周面上形成固体润滑剂薄膜而使用的固体润滑剂的涂布量。 [0011] 本发明提供的一种叶片式压缩机，其特征在于，具有：外壳，其形成有吸入口和排出口，构成外廓；缸筒，其与该外壳一体或者分体形成，具有正圆形的内周面；正圆形的转子，其收纳在所述缸筒内，其中心配置在相对该缸筒中心偏心的位置；叶片槽，其在该转子的外周面开口；叶片，其与所述缸筒的所述内周面滑接，并且能够出没地收纳在所述叶片槽内；轴，其压入所述转子并与该转子形成一体而构成转子组件，其将来自外部的动力向所述转子传递；轴承部，其形成并保持在所述外壳上，能够旋转地支撑所述轴；在所述转子的所述外周面上形成有固体润滑剂薄膜，并且，所述转子组件不需要对所述固体润滑剂薄膜进行机械加工而收纳在所述缸筒内（第一方面发明）。而且，通过仅对所述缸筒的内周面进行加工，来控制所述转子组件和所述缸筒之间的间隙（第七方面发明）。对所述缸筒的内周面的加工是基于尺寸R和尺寸C进行的，所述尺寸R是从所述转子的外周面上的第一点即S1点到所述轴的外周面的与所述转子的外周面上的所述第一点即S1点侧相反的一侧的第二点即S2点的距离，所述尺寸C是所述缸筒的内周面的与相对所述转子的中心所述缸筒的中心偏心的一侧相反的一侧的第三点即S3点到所述轴承的与所述缸筒的内周面的所述第三点即S3点侧相反的一侧的第四点即S4的距离（第八方面发明）。在此，作为固体润滑剂例如使用PTFE等。另外，固体润滑剂薄膜通过涂布固体润滑剂等来形成。 [0012] 由此，由于使用具有正圆形的内周面的缸筒，因此能够利用车床对缸筒的内周面进行匹配加工。与此相伴，不需要对转子的外周面及侧面进行匹配加工，不需要考虑机械加工中的加工余量而在转子组件上涂布过剩的固体润滑剂，所以能够相对地减少固体润滑剂的涂布量。 [0013] 另外，由于由具有正圆形的内周面的缸筒和以中心配置在相对该缸筒中心偏心的位置的方式收纳在所述缸筒内的正圆形的转子构成，因此，转子因缸筒内的压力而总是被推到上死点的相反侧。因此，即使轴和轴承部的间隙增大，也不必担心转子组件振动，所以对于轴承部不需要进行用于控制轴和轴承部的合适的间隙的匹配加工，而仅仅基于从转子外周面的某一点到轴的有所述转子外周面的一点的一侧的相反侧的外周面的数值，对缸筒内周面进行匹配加工，由此能够控制合适的间隙。 [0014] 而且，本发明的叶片式压缩机的特征在于，在所述转子的开设有插入所述轴的贯通孔的侧面上也形成有固体润滑剂薄膜，并且，所述转子组件也不需要对所述转子侧面的固体润滑剂薄膜进行机械加工而收纳在所述缸筒内（第二方面发明）。这样，转子的侧面与转子的外周面一样也不需要进行机械加工而形成固体润滑剂薄膜，由此，能够在转子的外周面和侧面同时涂布固体润滑剂。 [0015] 而且，另一特征在于，所述固体润滑剂薄膜的厚度在不进行机械加工的情况下处于10μm～20μm的范围（第三方面发明）。该固体润滑剂薄膜的最合适的厚度例如是15μm。 [0016] 本发明的叶片式压缩机的特征在于，所述轴承为滑动轴承（第四方面发明）。由此，与使用滚针轴承作为轴承部的情况相比，能够相对地增大轴承部和轴之间的间隙。另外，与使用滚针轴承作为轴承部的情况不同，在测量位于缸筒内周上的某一点相反侧的轴承部的某一点时，可以直接测量。 [0017] 本发明的叶片式压缩机的特征在与，构成所述外壳的侧块体与所述缸筒形成一体（第五方面发明）。这样，在侧块体和缸筒一体形成的情况下，通过进行使缸筒的底面（转子的推力面）与固体润滑剂薄膜形成后的转子的长度匹配的匹配加工，也能够容易地控制侧块体和转子之间的推力间隙。 [0018] 本发明的叶片式压缩机的特征在于，在所述转子侧面的所述贯通孔的开口周缘，形成有向所述贯通孔的轴向凹陷的凹部（第六方面发明）。由此，能够将该凹部作为无需考虑与相向的零件的滑动及干涉的良好的部位加以利用。 [0019] 如上所述，根据第一方面至第八方面发明，由于使用了具有正圆形的内周面的缸筒，因此，能够利用车床对缸筒的内周面进行匹配加工。与此相伴，与目前在转子组件侧磨削转子的外周面及侧面而进行匹配加工的情况相反，能够在缸筒侧进行匹配加工，因此在转子组件上形成的固体润滑剂薄膜只要形成必要充分的厚度就足够，从而不需要在转子组件上涂布过剩的固体润滑剂，能够使固体润滑剂的涂布量相对减少，所以能够减少叶片式压缩机的制造成本。 [0020] 而且，在现有技术中对转子组件上形成的固体润滑剂薄膜消减过剩的量，因此，即使是完成品，也难以达到合适的厚度即10μm～20μm的范围，更难以达到进一步优选的15μm的厚度，例如相对于40μm的情况，根据第三方面的发明，能够将转子组件上形成的固体润滑剂薄膜可靠地达到10μm～20μm的范围的厚度，能够达到更优选的15μm的厚度。 [0021] 特别是，根据第二方面发明，由于转子的侧面和转子的外周面同样地不需要进行机械加工而形成固体润滑剂薄膜，因此能够在转子的外周面和侧面同时涂布固体润滑剂，能够高效且迅速地进行固体润滑剂向转子的涂布作业。 [0022] 特别是，根据第四方面发明，与作为轴承部使用滚针轴承的情况不同，在测量轴承部的内圆周的某一点的位置时能够直接进行测量。此外，由于滑动轴承相比滚针轴承能够在大的间隙下使用，因此在使用滚针轴承作为轴承部的情况下，为了将轴承部和轴的间隙控制为规定的间隙值，配合轴承部的内径需要对轴的外径进行匹配加工，但是，由于作为轴承部使用了滑动轴承，从而不需要控制轴承部和轴的间隙，并且与第一方面发明所记载的缸筒的内周面为正圆形的情况相结合，能够完全不需要转子组件侧的匹配加工。 [0023] 而且，在第五方面发明中，在侧宽体和缸筒一体形成的情况下，通过进行使缸筒的底面（转子的推力面）与固体润滑剂薄膜形成后的转子的长度配合的匹配加工，也能够容易地控制侧块体和转子之间的推力间隙。 [0024] 另外，根据第六方面发明，由于在转子的侧面的插入轴的贯通孔的开口周边形成有凹陷的凹部，所以能够将该凹部作为不考考虑与相向的零件的滑动和干涉的良好的部位来加以利用。例如，将轴压入转子时，利用该转子的侧面的凹部作为支撑部，由此，即使该支撑部位的周边因压入载荷而损伤或凸起，也不需要考虑其与侧块体的滑动不良及干涉。因此，不需要考虑压入轴时产生的转子侧面的变形及固体润滑剂薄膜的损伤，从而不需要在转子的侧面涂布过剩的固体润滑剂后再通过机械加工除去，因此能够进一步减少固体润滑剂的涂布量。附图说明 [0025] 图1是表示本发明的叶片式压缩机的一个例子的剖面图，图1（a）为以看得见排出口的方式切断的剖面图，图1（b）为以看得见吸入口的方式切断的剖面图； [0026] 图2是图1（b）的A－A线剖面图； [0027] 图3是为了表示本发明的叶片式压缩机的内部构成而将其一部分切断的剖面图； [0028] 图4是表示构成本发明的叶片式压缩机的转子组件以及进一步表示该转子组件的一部分的转子的构成的说明图，图4（a）是转子组件的立体图，图4（b）是转子的立体图，图4（c）是表示形成于转子外表面的固体润滑剂薄膜厚度的说明图； [0029] 图5是表示设定转子的外周面和缸筒的内周面之间间隙的基准的说明图。 [0030] 符号说明 [0031] 1 叶片式压缩机 [0032] 2 外壳 [0033] 3 轴 [0034] 3a 压入部 [0035] 4 转子 [0036] 4a 贯通孔 [0037] 4b 外周面 [0038] 4c 侧面 [0039] 4d 凹部 [0040] 5 叶片槽 [0041] 6 叶片 [0042] 8 第一外壳部件 [0043] 8a 缸筒 [0044] 8b 后侧块体 [0045] 9 第二外壳部件 [0046] 9a 前侧块体 [0047] 9b 壳体 [0048] 23 滑动轴承（轴承部） [0049] 24 滑动轴承（轴承部） [0050] 30 固体润滑剂薄膜 [0051] A 转子组件 [0052] P1 转子中心 [0053] P2 缸筒中心 [0054] P3 上死点 具体实施方式[0055] 下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。 [0056] 在图1～图4中示出了例如在车辆用空调装置的制冷循环中使用的叶片式压缩机的一个例子。该叶片式压缩机1具有轴3、固定在轴3上随着该轴3的旋转而旋转的转子4、利用该转子4对后述的压缩空间18进行划分的第一外壳部件8和第二外壳部件9，由所述第一外壳部件8和第二外壳部件9构成外壳2。在轴3上组装了转子4的图4（a）所示的部件A被称为转子组件。 [0057] 在本实施例中，第一外壳部件8由收纳转子4的缸筒8a和后侧块体8b构成，其中，该后侧块体8b相对该缸筒8a位于轴3的轴向后侧，且与缸筒8a一体成形而封闭缸筒8a的后侧。需要说明的是，虽未图示，但是缸筒8a可以与后侧块体8b分体形成，即缸筒8a不作为第一外壳部件8的一部分构成，缸筒8a也可以与前侧块体9a构成一体。 [0058] 收纳在缸筒8a的转子4是截面为正圆形的圆柱形转子，如图4（b）所示，在其正圆形的中心P1设有可压入轴3的贯通孔4a。而且，转子4具有多个（本实施例中为两个）叶片6，该多个叶片6分别插入如图4（b）所示的在外周面开口的多个（本实施例中为两个）叶片槽5内。叶片槽5不仅朝向缸筒8a侧开口，还朝向前侧块体9a侧及后侧块体8b侧开口，并且在叶片6的滑动方向的里侧即叶片槽5的底部划分出背压室5a。由此，背压室5a也朝向前侧块体9a侧和后侧块体8b侧开口。如图2所示，叶片6的侧面在叶片槽5的内侧面上滑动，并且叶片6的前端从叶片槽5出没而在缸筒8a的内周面上滑动。关于形成在转子4的侧面4c上的凹部4d，将在后面进行叙述。 [0059] 如图2所示，缸筒8a的内周面为内径尺寸比转子4的外径尺寸大的正圆形，转子4收纳在缸筒8a内，缸筒8a的中心P2和转子4的中心P1错开，以使转子4的外周面和缸筒8a的内周面在圆周方向的一位置形成微小的间隙（缸筒8a和转子4最接近的部分：上死点P3）。该缸筒8a的中心P2和转子4的中心P1的错开距离例如为缸筒8a的内径尺寸和转子4的外径尺寸之差的约1/2。这样，通过将转子4收纳于缸筒8a内，在缸筒8a的内周面和转子4的外周面之间划分出压缩空间18。该压缩空间18被在形成于转子4上的多个叶片槽5内收纳的叶片6隔开而划分出多个压缩室19，各压缩室19的容积因转子4的旋转而变化。 [0060] 第二外壳部件9是将前侧块体9a和壳体9b一体化而构成的，其中，该前侧块体9a与缸筒8a的前侧端面抵接，该壳体9b从该前侧块体9a沿轴3的轴向延伸并包围缸筒8a和后侧块体8b的外周面。而且，第二外壳部件9用螺栓等连接件7与第一外壳部件8连接在一起。然后，将第一外壳部件8从壳体9b的后侧开口部9d插入并与壳体9b嵌合，由此，缸筒8a的前侧被前侧块体9a封闭，并且，壳体9b的后侧开口部9d被后侧块体8b封闭。 [0061] 另外，在第二外壳部件9的与前侧块体9a一体化的凸起部9c上旋转自如地安装有皮带轮20，旋转动力从车辆的动力源（未图示）经由皮带（未图示）传递到该皮带轮20，再从该皮带轮20经由电磁离合器21传递到轴3。而且，在第二外壳部件9上形成有工作流体（制冷剂气体）的吸入口11和排出口12，吸入口11与由形成在第二外壳部件9上的空间部14a和形成在缸筒8a上的凹部14b构成的吸入空间14连通。 [0062] 轴3通过形成并保持于第二外壳部件9的前侧块体9a的轴承部即滑动轴承23和形成并保持于第一外壳部件8的后侧块体8b的轴承部即滑动轴承24支撑为能够旋转。而且，在第二外壳部件9的凸起部9c的基端附近部位，在轴3与第二外壳部件9的内周面之间安装有密封部件13，以防止工作流体从凸起部9c的开口向外部泄漏。 [0063] 而且，在缸筒8a的圆周面上，对应压缩空间18设有与吸入空间14连通的吸入孔25和与排出空间15连通的排出孔26。因此，当缸筒8a嵌入壳体9b时，吸入空间14经由吸入孔25与压缩室19连通，在缸筒8a的外周面和壳体9b的内周面之间形成有两端侧被凸缘部8c、8d隔开的排出空间15，该排出空间15能够经由排出孔26与压缩室19连通。而且，排出孔26利用收纳在排出空间15的排出阀27进行开关。另外，排出空间15经由在凸缘8d上形成的通孔28与油分离器16连通。油分离器16再与排出口12连通。 [0064] 根据上述构成，在该叶片式压缩机1中，来自未图示的动力源的旋转动力经由皮带轮20和电磁离合器21传递到轴3，当转子4旋转时，从吸入口11流入吸入空间14的工作流体经由吸入孔25吸入压缩空间18。因为由压缩空间18内的叶片6隔开的压缩室19的容积随着转子4的旋转而变化，所以封闭在叶片6间的工作流体被压缩，从排出孔26经由排出阀27排出到排出空间15。排出到排出空间15的工作流体沿着缸筒8a的外周面（壳体9b的内周面）在圆周方向上移动，大致绕缸筒8a的周围一周，经由形成于凸缘部8d的通孔28导入形成于后侧块体8b的油分离器16的油分离室。然后，工作流体在油分离器16的油分离室内进行旋转的过程中，将油分离并从排出口12排出到外部回路。 [0065] 另外，在图4（b）所示的转子4的外周面4b和侧面4c上，如图4（c）所示形成有固体润滑剂薄膜30。作为用于形成该固体润滑剂薄膜30的固体润滑剂，例如使用PTFE。 [0066] 而且，对于转子4的外周面4b和缸筒8a的内周面之间的间隙值W，如图5所示，通过下面的方法来适当地进行控制。 [0067] 首先，对于转子组件，测量尺寸R（从位于转子4的外周面4b上的S1点到轴3的外周面上位于转子4的外周面4b的S1点侧的相反侧的S2点的尺寸）。 [0068] 然后，对于缸筒8a，测量尺寸C（从完成前的缸筒8a的内周面上位于该缸筒8a的中心P2相对转子4的中心P1偏心的一侧（图5中为下方）的相反侧的S3点，到滑动轴承24上位于缸筒8a的内周面上的S3点的相反侧的S4点的尺寸）。 [0069] 然后，由于“C值－R值”成为运行中的转子4的外周面和缸筒8a的内周面之间的间隙值W，所以以使W值成为合适值（例如20μm）的方式，基于先测量的R值和C值确定最合适的值C’（未图示），对于从缸筒8a的S3点到S4点的尺寸，以使C值成为该最合适的值C’的方式，对缸筒8a进行匹配加工。 [0070] 之所以通过这种缸筒8a的匹配加工可以进行间隙W的控制，是因为随着缸筒8a的内周面成为正圆形，利用车床对缸筒8a侧能够进行机械加工。如上所述，缸筒8a的内周面的中心P1相对于缸筒8a的外周面的中心P2是偏心的，但是，可以利用偏心的夹具保持缸筒8a并使其旋转而对偏心的缸筒8a的内周面进行车床加工。另外，在测量尺寸C时，如果轴承部为滚针轴承，由于在轴承部的内周面上露出多个滚针（滚子），因此不能直接测量S4点，但是，在本实施方式中，由于轴承部为滑动轴承24，因此能够直接测量作为基准的S4点。 [0071] 并且，在作为轴承部使用滚针轴承的情况下，考虑到滚针的可靠性，需要将轴承部的内径和轴之间的间隙控制在规定的间隙范围内，因此需要实施调整轴的外径尺寸的机械加工余量的匹配加工，这样使得在测量实际的轴承部的内径尺寸后达到规定的间隙。但是，在本实施例中，将轴承部设定为滑动轴承23、24，从而不需要进行轴承23、24和轴3之间间隙的控制。 [0072] 由此，不需要像现有技术那样对转子4甚至转子组件A侧进行匹配加工，因此，对于在转子4的外周面和侧面形成的固体润滑剂薄膜30的厚度L，不需要考虑机械加工中的加工余量，例如不需要设置约100μm的包括余量的厚度。 [0073] 此外，在本实施方式中，如图4（a）、（b）所示，在转子4的侧面4c的贯通孔4a的开口周缘，形成有向贯通孔4a的轴向凹陷的凹部4d。在将轴3压入形成有固体润滑剂薄膜30的转子4而形成转子组件A时，该凹部4d成为支撑该压入载荷的支撑部位。将轴3压入转子4时的压入载荷引起该支撑部位的周边有可能隆起或者损伤固体润滑剂薄膜，但是，由于能够将这些损伤限制在该凹部4d内，所以不必担心引起与侧块体8b、9a的干涉及滑动不良。因此，即使在将轴3压入转子4前形成了固体润滑剂薄膜30，也可以不考虑固体润滑剂薄膜30的损伤，所以这一点也表明，对于固体润滑剂薄膜30的厚度不需要设定为包含余量的厚度。 [0074] 而且，由于在转子4的外周面4b和侧面4c上，最初就可以把固体润滑剂薄膜30的厚度设定在合适的尺寸例如10μm～20μm的范围（例如最合适的尺寸15μm），因此固体润滑剂的涂布量相对减少，并且也不需要将固体润滑剂薄膜的厚度达到合适的尺寸而进行机械加工，所以减少了叶片式压缩机1的制造成本。 [0075] 而且，如图1所示，也可以由缸筒8a和后侧块体8b一体形成而构成第一外壳部件8。由此，能够将轴向和径向两方的间隙与现有的转子组件A的尺寸配合，从缸筒8a到后侧块体8b连续加工而一气呵成，所以能够缩短加工时间。如果分开工序加工时，每当将零件保持在工具上时就会产生误差，但是，根据本发明能够减少这种工序分开而产生误差的可能性，所以能够提高精度。 |
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