本发明涉及了一种活塞式压缩机，它可通过驱动体，如旋转斜盘，把驱动轴的 转动转化成活塞的直线往复运动；更具体地说，涉及了用于其中的活塞。

典型的压缩机包括安装在壳体中的曲柄箱。驱动轴由被安装在壳体中，可旋转。 部分壳体由缸体构成。一些缸体内孔贯穿于缸体内部。每个缸体内孔相应地安装 一个活塞。旋转斜盘装在曲柄箱内的驱动轴上，并采用这样的支撑方式，使得它 可同驱动轴一起旋转。每个活塞采用闸瓦与旋转斜盘相联接。旋转斜盘把驱动轴 的转动转化成活塞的直线往复运动。活塞的往复运动压缩制冷气。

这里提供了一种具有可变排量的压缩机。这样的压缩机可改变旋转斜盘相对 于驱动轴的倾斜角。曲柄箱与缸体内孔间的压力差通过活塞影响旋转斜盘。这样， 旋转斜盘的倾斜角就由压力差来决定。旋转斜盘倾斜度的变化改变了活塞的冲程 的大小和压缩机的排量。在可变排量压缩机中，活塞要尽可能轻，以便在高速下 可稳定地控制排量。

日本未审查专利申请第8-61237号公布了一种轻型的压缩机活塞。在每个活 塞内部采用了常见的环形缺口。一对臂从活塞尾端曲柄箱中伸出，沿大致与活塞 轴线垂直的方向延伸。在每个臂的末端有一个槽。在每两个相邻的缸体内孔间沿 活塞轴向上有一个导向杆。每个导向杆都支撑在从相应的两个相邻活塞中伸出的 两个相邻臂上，并可滑动。这种结构限制了每个活塞的转动。而且，作用在每个 活塞上的侧向力(与活塞轴向垂直方向上的作用力)通过臂被传递给导向杆。

当活塞从吸气冲程转换为压缩中程时，即活塞接近下死点时，作用在每个活 塞上的惯性力变为最大。活塞的惯性力作用在旋转斜盘上。另一方面，活塞承受 来自旋转斜盘的反作用力。由于旋转斜盘具有一定的倾斜度，反作用力的一部分 作用在侧向上，把活塞压在相应的缸体内孔的内壁上。另外，在旋转斜盘与活塞 之间产生摩擦力。这就进一步产生了侧向力，此侧向力使活塞在旋转斜盘的旋转 方向上有倾斜趋势。这个侧向力也作用在把活塞压在缸体内孔内壁上的方向上。 此侧向力通过相应的臂传递给导向杆。

在上述公布的压缩机中，当组装压缩机时，臂槽与导向杆间易造成尺寸差异。 为了减少这个尺寸差异，压缩机的元件必须要精确地加工。这样，这些压缩机的 部件加工起来很困难。而且，导向杆从前壳体通过曲柄箱伸入缸体。导向杆固定 在缸体中。当安装导向杆时，导向杆必须插入对臂的槽中，这是很麻烦的。

为了使导向杆在对臂间的插入变得容易，可在槽壁与导向杆间留有较大间 隙。然而，当承受侧向力时，此间隙会导致导向杆撞击槽壁。这将产生噪声。

因此，本发明的目的就是提供一种压缩机，其活塞易于加工，并易于装入压 缩机中，同时也要稳定且轻巧。

为了达到上述目的，本发明公开了一种活塞式压缩机及在此压缩机中安装使 用的活塞。此压缩机包括用于安装活塞的缸体内孔。缸体内孔由支撑活塞的表面 形成，活塞可在其表面上滑动。压缩机还包括安装在驱动轴上的驱动体。驱动体 与活塞以操作方式相连，以把驱动轴的转动转换成活塞的往复直线运动。活塞包 括活塞头，它用来压缩缸体内孔的气体。活塞头位于活塞的第一个末端。活塞还 有与第一个末端相对的第二个末端。在第二个末端处形成了活塞侧缘。活塞侧缘 与驱动体相接合。第一个密封圈与第二个密封圈位于活塞的第一个末端。安装完 活塞时，第一个和第二个密封圈都具有与缸体内孔表面时刻接触的外圆周表面。 在第一个密封圈与第二个密封圈之间有一个环形槽。安装完活塞后，当力沿与活 塞轴向相垂直的方向作用在活塞上时，这个力至少由第一个和第二个密封圈中的 一个采承受。缺口是在活塞的一侧开的口。这个缺口位于第二个密封圈与活塞侧 缘之间。在第二个密封圈与活塞侧缘之间形成了一个桥，用来连接第二个密封圈 与活塞侧缘。

从下面的结合附图的叙述和采用例子对本发明的原理的讲解中，可明显地看 出本发明的其它方面及优点。

本发明的特征在所附的权利要求中做了详细地说明，这些特征被认为是很新 颖的。结合附图，参考下面对目前最佳具体实施例的叙述，可更好地理解本发明， 及其目的和优点。在附图中：

图1是一个剖视图，它显示了根据本发明所述的压缩机的第一个具体实施 例；

图2是一个透视图，它显示了图1中的压缩机的活塞；

图3是一个透视图，它显示了用于根据本发明所述的压缩机的第二个具体实 施例的活塞；

图4是一个平面图，它显示了图3中的活塞；

图5是一个透视图，它显示了用于根据本发明所述的压缩机的第三个具体实 施例的活塞；

图6是一个平面图，它显示了图5中的活塞；

图7是一个透视图，它显示了用于根据本发明所述的压缩机的第四个具体实 施例的活塞；

图8是一个透视图，它显示了用于根据本发明所述的压缩机的第五个具体实 施例的活塞；

现在，参考图1和2，描述一下根据本发明所述的可变排量式压缩机的第一 个具体实施例。

如图1所示，前壳体11与缸体12的前端相接合，后壳体13与缸体12的后 端相接合。前壳体11，缸体12及后壳体13构成了压缩机的外壳。

吸气腔13a和排气腔13b被限定在后壳体13中。阀盘14具有吸气簧阀14a 和排气簧阀14b，它被布置在后壳体13和缸体12之间。曲柄箱15被限定在前 壳体11中，并位于缸体12的前面。驱动轴16穿过曲柄箱15，横贯于前壳体 11和缸体12之间。一对径向轴承17可旋转地支撑驱动轴16。

转子18固定在驱动轴16上。旋转斜盘19安装在驱动轴16上，并位于曲柄 箱15中。旋转斜盘19采用这种支撑方式，使得它可在驱动轴16的轴向上滑动， 也可相对驱动轴16倾斜一定的角度。旋转盘19通过铰接机构20与转子18连接 起来。铰接机构20引导旋转盘19在驱动轴16的轴向上运动，及使旋转斜盘19 相对于驱动轴16倾斜一定角度。铰接机构20也使旋转斜盘与驱动轴16一起整 体旋转。

制动部件19a设置在旋转斜盘19的前表面上。制动部件19a与转子18的 接触面决定了旋转斜盘的最大倾斜位置。制动圆环16b安装在驱动轴16上。旋 转斜盘19与制动圆环16b的接触面使旋转斜盘不能继续倾斜，因此决定了旋转 斜盘的最小倾斜位置。

在驱动轴16的周围，有数个缸体内孔12a贯穿于缸体12的内部。在每个缸 体内孔12a中相应地安装一单头活塞21。每个活塞21都具有活塞头21a，它 保持在缸体内孔21a中，还有活塞侧缘21b，它从活塞头部一直伸向曲柄箱15中。 活塞侧缘12b上有一个正对旋转斜盘19的槽21d。槽21d中相对的两个壁面是 内凹支撑面21c。每个支撑面21c支撑着闸瓦22的半球形部分。

旋转斜盘19的外圆周面装入每个活塞21的槽21d中，并被支撑在相应的一 对闸瓦22的两个平面之间，可相对滑动。驱动轴16的转动通过旋转斜盘19和 闸瓦22被转换成在相应缸体内孔中的活塞21的往复直线运动。在吸气冲程中， 活塞21从上死点移动到下死点时，吸气腔13a中的制冷气推开相应的吸气簧阀 14a，流入缸体内孔12a中。在压缩冲程中，活塞21从下死点移动到上死点， 缸体内孔12a中的制冷气被压缩。压缩气体推开相应的排气簧阀14b，流入排气 腔13b。

在转子18和前壳体11的前壁中置有止推轴承23。在压缩气体时，前壳体 11通过闸瓦22，旋转斜盘19，铰接机构20，转子18和止推轴承23承受作用 在每个活塞21的反作用力。

充气通道24经过缸体12，阀盘14，和后壳体15，使曲柄箱15同吸气腔 13b连接起来。排量控制阀25布置在后壳体13中，充气通道穿过其中。控制阀 25有一个阀孔27，一个正朝着阀孔27的阀体26和用于调节阀孔27的开度的 横隔膜28。  设有压力传输通道29，它把吸气腔13a的压力传输给横隔膜28。 横隔膜28使阀体26移动，并根据所通压力的大小来调节阀孔27的开度。

控制阀25改变流入曲柄箱15的制冷气体的量，这些气体是从排气腔13b经 过充气通道24流入曲柄箱的。曲柄箱15中的压力的变化改变了曲柄箱作用在每 个活塞21底面(图1所示的左面)上的压力与相应的缸体内孔12a作用在活塞21 的前面(图1所示的右面)上的压力之间的差异。旋转斜盘19的倾斜度随着压力差 的变化而变化。这样，进而，改变了活塞21的冲程的大小及压缩机的排量。

卸压通道30把曲柄箱与吸气腔13a连接起来。卸压通道30由贯穿于驱动轴 中心的轴向通道16a，缸体中心的剩余内孔12b，穿过缸体12的后表面的卸压 槽12c，及穿过阀盘14的卸压内孔14c构成。轴向通道16a的入口与曲柄箱15 在径向轴承17附近相通。曲柄箱15中的一定量的制冷气体被不断地通过卸压通 道30吸气腔13a

驱动轴16的后端与阀盘14之间的剩余内孔12b中置有止推轴承31和弹簧 32。

现在，将详细地叙述一下活塞21的结构。如图1和2所示，每个活塞21有 一常见地T-型限位块33，它装在活塞侧缘的端部。限位块33包括弧形表面 33a，其正朝着前壳体11的内壁。弧形表面的曲率半径大致与前壳体11的内壁 的曲率半径相同。当活塞作往复运动时，限位块的弧形表面与前壳体内壁紧密接 触。这样就防止了活塞绕其轴线C1转动。

每个活塞21在活塞头21a的外缘处，都有第一个密封圈34。第一个密封圈 的外圆周表面沿着相应的缸体内孔12a的内壁滑动。在第一个密封圈34的附近 有第二个密封圈35。在第一个和第二个密封圈34，35之间有一环形槽36。第 二个密封圈的外圆周表面也沿相应的缸体内孔12a的内壁滑动。第二个密封圈35 这样安装，使得它永远不会滑出缸体内孔12a，这样即使当活塞21位于下死点， 处于活塞最大中程状态(此时，旋转斜盘19位于最大倾斜角度位置)时，它也永远 不会进入曲柄箱15。换句话说，第二个密封圈永远保留在缸体内孔12a里面。 第一个和第二个密封圈的功能在于承受侧向力，或者垂直于活塞21的轴线的力， 这点将在以后叙述。

在活塞21的中间有一缺口38。缺口38是在活塞的一侧开的口。由于缺口 38的存在，活塞的中间部分是一个C-型断面。这个C-型断面部分的功能是 作为一个桥，用于连接第二个密封圈与活塞侧缘21b。桥7的外表面由滑动表面 37a构成，此表面沿着缸体内孔12a的内壁滑动。滑动表面37a是半圆形的，它 朝着旋转斜盘19(或驱动轴16)的轴线C0。表面37a的末端一般朝着相邻的活塞 21，也就是说，它们朝着旋转斜盘的切线方向，其切点在闸瓦22处。

环形槽36和缺口38活塞21浇铸时形成。它们也可在加工活塞21铸件表面 成。环形槽36和缺口38了活塞21的重量。

下面将叙述以上所说的可变排量变量压缩机的工作过程。

驱动轴16部的驱动装置，如汽车发动机，驱动旋转。旋转斜盘19通过转子 18和铰接机构20可与驱动轴16旋转。旋转斜盘19动被闸瓦22转换成相应缸 体内孔12a中的每个活塞21的直线往复运动。活塞21的往复运动把吸气腔13a 冷气体通过相应的吸气簧阀14a体内孔12a中。当缸体内孔12a的制冷气体被压 缩到预定的压力时，气体通过相应的卸压簧阀14b被压入排气腔13b。

在压缩机的工作过程中，如果制冷量要求变大，作用在压缩机的载荷增加， 吸气腔13a中作用在控制阀25的横隔膜28上的高压力就会使得阀体26关闭阀 孔27。这就关闭了充气通道26制止了高压制冷气从排气腔13b柄箱15。在这 一状态时，曲柄箱15中的制冷气体通过释放通道30被释放到吸气腔134中，这就 使典柄箱15中的压力下降。这样，曲柄箱15中的压力与缸体内孔12a中的压力 之间的差异变小。结果是，旋转斜盘移动到最大倾斜度的位置，如图1中实线部 分所示，活塞21的冲程成为最大。在这种状态下，压缩机的排量最大。

如果冷却要求降低，作用在压缩机上的载荷减小，吸气腔13a中作用在控制 阀25的横隔膜28上的低压力就会使得阀体26打开阀孔27。这就通过充气通道 26使排气腔13b中的高压制冷气流入曲柄箱15，增加了曲柄箱15的压力。这 样，曲柄箱15中的压力与缸体内孔12a中的压力之间的差异变大。结果是，旋 转斜盘移动到最小倾斜度的位置，活塞21的冲程变小。在这种状态下，压缩机的 排量变小。

横隔膜28根据它所承受的吸气压力的大小通过阀体26来调节阀孔27的面 积开度。阀孔27的开度可改变从腔13b流入曲柄箱15的制冷气体的流速，及改 变曲柄箱15的压力。曲柄箱15的压力的变化可改变旋转斜盘19的倾斜度。因 此，压缩机的排量可通过改变吸气压力而最佳地控制。

下面将叙述在压缩机的工作过程中作用在每个活塞21上的侧向力。

侧向力是指当活塞压在缸体内孔12a的内壁上时，相应的缸体内孔12a的内 壁作用在活塞21上的力(反作用力)。例如，当活塞21从吸气冲程转为压缩中程 时，也就是说，当活塞21在下死点附近时，如图1所示的下面的活塞21，作用 在活塞21上的惯性力变成最大。在图1中，作用在活塞21上的惯性力用F0来 标注。活塞21的惯性力F臂施加于旋转斜盘19上。因此，活塞21承受反作用 力Fs，它与作用于旋转斜盘19的惯性力F0是一对相互作用力。反作用力Fs 分解为分力f1，它作用在活塞21的轴向上，分力f2，它作用在活塞21的径向 上。分力f2使活塞的侧缘21b沿分力f2的方向倾斜。

因此，紧挨着桥37的第二个密封圈被相当于分力f2的力紧压在缸体内孔12a 的内壁上。换句话说，第二个密封圈25承受反作用力(侧向力)Fa，它与作用于缸 体内孔12a内壁上的分力f2是一对相互作用力。而且，第一个密封圈的前端的外 圆周表面承受反作用力Fb，它与作用于缸体内孔12a的内壁上的分力f2也是一 对相互作用力。

因此，作用在活塞21上的侧向力由密封圈34，35来承受，这两个密封圈 之间有一环形槽36。这就稳定了活塞21的往复运动。这样，与原有技术不同， 没有必要在活塞的侧缘21b中采用一承受作用在活塞21上的侧向力。而且，活 塞侧缘21b上的限位块结构简单。这简化了活塞21的加工，也简化了压缩机的 组装。

侧向力使活塞21沿旋转斜盘19的旋转方向倾斜，此侧向力是由旋转斜盘19 和闸瓦22间的摩擦力产生的。侧向力将活塞21压在缸体内孔12a的内壁上。侧 向力由朝着旋转斜盘19的轴线的滑动表面37a来承受。这进一步稳定了活塞21 的往复运动。

当活塞21位于上死点位置附近时，在其上作用了大压缩反作用力，如图1 中上面的活塞21所示。这个作用在活塞21上的压缩反作用力被施加到旋转斜盘 19上。从而，活塞21承受旋转斜盘的反作用力，它与压缩作用力是一对相互作 用力。反作用力的一部分作为侧向力，此侧向力使活塞21的侧缘21b倾向旋转 斜盘19(驱动轴16)的轴线C0。这样，在活塞21上又作用了一个侧向力。由滑 动表面37a承受的侧向力指向旋转斜盘19的轴线C0。这更稳定了活塞21的直 线往复运动。

如果每个活塞内孔12a所限定的压缩腔和曲柄箱15间的压力差变大，压缩 腔中的制冷气易于通过相应活塞21与缸体内孔12a的内壁间的间隙，泄漏进曲 柄箱15中。然而，此具体实施例的活塞在第一个密封圈34和第二个密封圈35 之间有一环形槽36，第一个密封圈在槽36的压缩腔一侧，第二个密封圈在槽36 的曲柄箱一侧。环形槽36中的压力比压缩腔中的压力低，而比曲柄箱15中的压 力高。于是，环形槽36吸收了在压缩腔曲柄箱15中的压力突变。另外，这两个 密封圈34，35提供了二级密封结构。这有效地密封了活塞21与缸体孔12a间 的间隙，也防止了制冷气体从压缩腔泄漏进曲柄箱15。

环形槽36和缺口38减轻了活塞21的重量。这减小了活塞21的惯性力。这 样，与惯性力有关的侧向力也减小了。这减轻了由活塞沿缸体内孔12a的内壁滑 动而引起的磨损，并稳定了活塞21的往复运动。当每个活塞到达下死点附近时， 在旋转斜盘倾角增加的方向上作用了较大的惯性力。这样，随着惯性力的减小， 活塞21的惯性力对旋转斜盘倾角的影响越来越小。因此，由于此具体实施例中的 活塞具有较轻的重量，可更加稳定地控制压缩机的排量。

在原有技术中，具有空心结构的活塞减轻了其重量。这样的空心活塞由两个 空心的圆柱型部件组合制造而成。然而，这种制造方法很麻烦。比较而言，此具 体实施例的活塞具有缺口38，它是在活塞的一侧开的口。缺口38可很容易地在 浇铸活塞21时形成，也可在加工活塞21的铸件的表面时形成。因此，与原有技 术中的空心活塞相比较，这种轻型活塞是很好加工的。

下面讲述一下根据本发明所述的第二个具体实施例。将详细介绍与第一个具 体实施例不同的地方。

如图3和4所示，缺口38是环形的，它是沿着活塞的圆周方向开的口。在 活塞侧缘与第二个密封圈35之间，沿着活塞的轴线C1有一个桥37。环形槽39 围绕第一个密封圈34的外圆周延伸，以容纳活塞环40。

与第一个具体实施例相同的是，与活塞21的惯性力有关的侧向力由第一个和 第二个密封圈34，35来承受。与第一个具体实施例一样，活塞的加工和组装变 得简单了。这个具体实施例中的活塞21也是轻型的。

缺口38约延伸于整个活塞21。这有效地减轻了活塞21的重量。作用在活 塞头21a上的压缩反作用力被传给位于活塞21的轴线C1处的桥37上。桥37 的尺寸要设计得具有足够的强度。

布置在第一个密封圈34上的活塞环进一步密封了在第一个密封圈34与缸体 内孔12a内壁之间的间隙。活塞环40也可布置在第二个密封圈35上，或仅布置 在第二个密封圈35上，代替第一个密封圈34。

下面将叙述根据本发明所述的第三个具体实施例。与第一个具体实施例不同 的部分将做详细介绍。

在图5和6中，缺口38是在活塞21相对的两个面开的口，在驱动轴16的 一径向方向上贯穿于活塞头21a。在活塞侧缘21b与第二个密封圈35间有两个 桥37。桥37的滑动表面37a朝着相邻的活塞21。也就是说，每个滑动表面37a 基本朝着旋转斜盘19的切线方向，此时切点在相应的闸瓦处。

与上述具体实施例相同，与活塞21的惯性力有关的侧向力由第一个和第二个 密封圈34，35来承受。与第一个具体实施例一样，活塞的加工和组装变得简单 了。这个具体实施例中的活塞21也是轻型的。

与第一个具体实施例相同，与摩擦力有关的侧向力是由滑动表面37a来承受 的，此摩擦力是在旋转斜盘19与闸瓦22之间产生的，滑动表面37a朝着旋转斜 盘19的切线，其切点在相应的闸瓦22处。因此，活塞21的往复运动更为稳定 了。

桥37与缺口38的形状不仅仅限于第一个，第二个，和第三个具体实施例 所描述的形状，可任意改变。

例如，根据本发明所述的第四个具体实施例，活塞21的桥37是扁平的， 并位于活塞21的轴线处，如图7所示。图7的桥37有一对滑动表面37a。每个 滑动表面37a朝着旋转斜盘的切线，其切点位于相应的闸瓦22处。在桥37的每 一例都有一缺口，如图7所示。

图8给出了根据本发明所述的第五个具体实施例。与第四个具体实施例一样， 活塞21的桥37是扁平的，并位于活塞21的轴线上。桥37与第四个具体实施例 中的桥37呈直角。其中一个滑动表面37a朝着旋转斜盘(或驱动轴)的轴线C0， 而另一个滑动表面37a朝着相反的方向。在桥37的每一侧有一个缺口38，如图 8所示。

本发明的应用不仅限于可变排量的压缩机，也可用于固定排量的压缩机。

很明显，本领域普通技术人员将会在不脱离本发明实质及范围的基础上，可 把本发明改装成各种特殊形式。因此，这里的例子及具体实施例可被当作示例， 而并非仅局限于其中，本发明并不局限于这里所给出的具体实例，而可在权利要 求所述的范围内加以修改。