專利名稱：旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明基于2001年5月21日提交的日本特許公報No.2001-150406和2001年11月16日提交的日本特許公報No.2001-351107，這些專利通過引用結(jié)合于本文中。
通常來說，用于旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機的旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊分別由適當(dāng)?shù)蔫F質(zhì)材料制成，這是因為采用鐵質(zhì)材料可以經(jīng)濟(jì)地制造旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊，而且由鐵質(zhì)材料制成的旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊具有相對較高的強度、硬度和耐磨性。為了確保由鐵質(zhì)材料制成的旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊(下文中稱為“鐵質(zhì)旋轉(zhuǎn)斜盤”和“鐵質(zhì)支承墊塊”)之間具有足夠高的潤滑性能，提出了各種方法。例如，可在鐵質(zhì)旋轉(zhuǎn)斜盤的支承墊塊在上面滑動的滑動表面涂上潤滑薄膜。然而，鐵質(zhì)旋轉(zhuǎn)斜盤的滑動表面上的潤滑薄膜的強度小于制成旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊的基體的鐵質(zhì)材料的強度。因此，潤滑薄膜的局部部分會因與支承墊塊的長期滑動接觸所引起的磨損而從旋轉(zhuǎn)斜盤的滑動表面上分離或脫落。如果潤滑薄膜的局部部分從旋轉(zhuǎn)斜盤的滑動表面上脫離，旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊的鐵質(zhì)材料直接地相互接觸，使得它們之間例如會發(fā)生咬合。壓縮機的旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊之間的滑動性能會由于咬合而發(fā)生不利的降低。
(1)一種旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，包括具有旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸；旋轉(zhuǎn)斜盤，其由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸支撐成使其傾斜于與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)軸線正交的平面；
殼體，其支撐旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸并使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸相對于殼體可旋轉(zhuǎn)但軸向不可移動，殼體具有多個氣缸，其位于與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)軸線徑向隔開的各個周邊部分上，并沿平行于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸的方向延伸；多個活塞，各活塞均包括可與對應(yīng)的一個氣缸可滑動地接合的頭部，以及可與旋轉(zhuǎn)斜盤的相對表面的徑向外部相接合的接合部分，各活塞在與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸一起旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)斜盤的作用下往復(fù)運動；和多個支承墊塊，各支承墊塊設(shè)置在旋轉(zhuǎn)斜盤的一個相對表面和各活塞的接合部分之間；其中，旋轉(zhuǎn)斜盤由鐵質(zhì)材料制成，旋轉(zhuǎn)斜盤的在多個支承墊塊上滑動的滑動表面上形成有潤滑薄膜；其中，多個支承墊塊中的至少一個為由鐵質(zhì)材料制成的滲氮支承墊塊，支承墊塊的至少一個在旋轉(zhuǎn)斜盤上滑動的滑動表面上經(jīng)過了軟滲氮處理。
滲氮處理使得在上述至少一個支承墊塊的表面上形成了硬質(zhì)層，由滲氮處理形成的硬質(zhì)層具有高度的耐磨性和耐腐蝕性。滲氮處理分為氣體滲氮處理和軟滲氮處理，在氣體滲氮處理中氮(N)擴散到NH3氣體中以形成氮化物，而軟滲氮處理包括下面將要介紹的鹽浴滲氮法。氣體滲氮處理主要用于鋼鐵，需要較長的時間才能完成滲氮，而軟滲氮處理可以較短時間內(nèi)對各種鐵質(zhì)材料起作用。因此，軟滲氮處理是鐵質(zhì)支承墊塊的表面處理的有利方法。通過軟滲氮處理，可以經(jīng)濟(jì)地得到具有高耐磨性和耐腐蝕性的支承墊塊。軟滲氮處理可使所需部件得到較高的硬度而無須進(jìn)行淬火處理。因此，經(jīng)過了軟滲氮處理而沒有進(jìn)行淬火處理的支承墊塊不會發(fā)生外形改變，保證了高的尺寸精度。
在根據(jù)形式(1)的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，旋轉(zhuǎn)斜盤由鐵質(zhì)材料制成。旋轉(zhuǎn)斜盤的成本相對較低。另外，鐵質(zhì)旋轉(zhuǎn)斜盤可以高穩(wěn)定性地旋轉(zhuǎn)。在下面將介紹的可變排量型旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，壓縮機的排量可通過改變旋轉(zhuǎn)斜盤相對于與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)軸線正交的平面的角度，即改變旋轉(zhuǎn)斜盤相對于上述平面的傾斜角來調(diào)節(jié)或改變。(這個角度在下文中稱為旋轉(zhuǎn)斜盤的“傾斜角”)。當(dāng)操作壓縮機以保持預(yù)定的穩(wěn)定排量時，旋轉(zhuǎn)斜盤可如所需地旋轉(zhuǎn)，同時保持預(yù)定的傾斜角。如果旋轉(zhuǎn)斜盤的質(zhì)量較大，慣性力使得旋轉(zhuǎn)斜盤高穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)，同時可保持預(yù)定的傾斜角。因此，由于鐵質(zhì)旋轉(zhuǎn)斜盤可以高穩(wěn)定性地旋轉(zhuǎn)，因此裝有鐵質(zhì)旋轉(zhuǎn)斜盤的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機具有高度的操作穩(wěn)定性。
形成于旋轉(zhuǎn)斜盤的滑動表面上的潤滑薄膜保證了旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊之間的良好潤滑，使得壓縮機具有良好的滑動性能。如上所述，潤滑薄膜的強度小于制成旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊的各個基體的鐵質(zhì)材料的強度。因此，潤滑薄膜可能在壓縮機的長時間操作中磨損。另外，潤滑薄膜會由于各種外來物質(zhì)而損壞，例如在制造過程中粘附在壓縮機部件上的外來物質(zhì)，在壓縮機的操作中由部件的滑動接觸而產(chǎn)生的外來物質(zhì)，和從制冷管進(jìn)入到壓縮機中的外來物質(zhì)。外來物質(zhì)可能進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊的滑動表面之間，因此潤滑薄膜可能被外來物質(zhì)損壞，因此從旋轉(zhuǎn)斜盤的滑動表面上脫落。如果潤滑薄膜由于上述的磨損或損壞而從旋轉(zhuǎn)斜盤的滑動表面上局部地脫落，旋轉(zhuǎn)斜盤的基體就直接地接觸支承墊塊的基體在潤滑薄膜已脫落的旋轉(zhuǎn)斜盤的局部部分。當(dāng)支承墊塊和旋轉(zhuǎn)斜盤均由適當(dāng)?shù)蔫F質(zhì)材料制成時，在旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊之間可能會發(fā)生咬合。至少一個經(jīng)過軟滲氮處理的支承墊塊，即滲氮支承墊塊在其表面具有主要由氮化鐵構(gòu)成的復(fù)合層，復(fù)合層具有優(yōu)良的抗咬合性。在根據(jù)旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊相互間滑動的上述形式(1)的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，旋轉(zhuǎn)斜盤和滲氮支承墊塊之間不太可能發(fā)生咬合，即使當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤的滑動表面上的潤滑薄膜局部地脫落時也是如此。因此，此旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機具有高度的抗咬合性。換句話說，此旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機具有良好的滑動性能，并在長期使用中也具有良好的滑動性能。
根據(jù)上述形式(1)的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機旨在提高旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊相互之間的滑動性能。鑒于此，只對支承墊塊的在旋轉(zhuǎn)斜盤上滑動的滑動表面進(jìn)行軟滲氮處理。(支承墊塊的在旋轉(zhuǎn)斜盤上滑動的滑動表面在下文中稱為支承墊塊的“旋轉(zhuǎn)斜盤側(cè)滑動表面”)。在需要提高支承墊塊相對于對應(yīng)活塞的滑動性能的情況下，可以對支承墊塊的在活塞上滑動的滑動表面也進(jìn)行軟滲氮處理。(支承墊塊的在活塞上滑動的滑動表面在下文中稱為支承墊塊的“活塞側(cè)滑動表面”)。在只在支承墊塊的一部分表面上進(jìn)行軟滲氮處理的情況下，其它不必進(jìn)行軟滲氮處理的部分必須被覆蓋住，引起了軟滲氮處理的不利的麻煩。因此，如果希望以簡化方式對支承墊塊進(jìn)行軟滲氮處理，那么可對支承墊塊的整個表面進(jìn)行軟滲氮處理。另外，一部分支承墊塊表面，例如支承墊塊的旋轉(zhuǎn)斜盤側(cè)滑動表面可進(jìn)行相對較深程度的軟滲氮處理，使得所形成的硬質(zhì)層具有較大的厚度，而其它部分可進(jìn)行相對較淺程度的軟滲氮處理，使得所形成的硬質(zhì)層具有較小的厚度。換句話說，包括了由軟滲氮處理形成的復(fù)合層的硬質(zhì)層的厚度值可在支承墊塊表面的不同位置處變化。在本說明書中，用語“滲氮支承墊塊”是指至少在旋轉(zhuǎn)斜盤上滑動的旋轉(zhuǎn)斜盤側(cè)滑動表面上進(jìn)行了軟滲氮處理的鐵質(zhì)支承墊塊。
(2)根據(jù)上述形式(1)，其中所有的多個支承墊塊均為滲氮支承墊塊。
(3)根據(jù)上述形式(1)的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其中各所述多個活塞為單頭活塞，與單頭活塞的接合部分相接合的多個支承墊塊由一對支承墊塊組成，其分別位于旋轉(zhuǎn)斜盤的相對表面和單頭活塞的接合部分之間，其中至少一個在單頭活塞的頭部側(cè)的旋轉(zhuǎn)斜盤的相對表面上滑動的支承墊塊為滲氮支承墊塊。
在裝有多個活塞的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，一對支承墊塊分別位于旋轉(zhuǎn)斜盤的相對表面和各活塞的接合部分之間。旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機可分為裝有雙頭活塞的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，各雙頭活塞包括位于其相對端的兩個頭部；以及裝有單頭活塞的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，各單頭活塞包括位于其一個相對端的單個頭部?；钊^部承受制冷氣體沿從氣缸到活塞頭部的活塞軸向上的壓縮反作用力。因此在裝有單頭活塞的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，支承墊塊對分別承受不同大小的旋轉(zhuǎn)斜盤的壓力。具體地說，支承墊塊對中與旋轉(zhuǎn)斜盤靠近活塞頭部的表面相接合的那個支承墊塊承受的壓力比與旋轉(zhuǎn)斜盤遠(yuǎn)離活塞頭部的另一表面相接合的那個支承墊塊承受的力大。因此，上述與旋轉(zhuǎn)斜盤靠近活塞頭部的表面相接合的那個支承墊塊以處于比與旋轉(zhuǎn)斜盤遠(yuǎn)離活塞頭部的另一表面相接合的那個支承墊塊更大的負(fù)載條件下在旋轉(zhuǎn)斜盤上滑動。因此在裝有單頭活塞的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，如果支承墊塊對中與旋轉(zhuǎn)斜盤靠近活塞頭部的相對表面相接合的那個支承墊塊是滲氮支承墊塊，即如果與旋轉(zhuǎn)斜盤靠近活塞頭部的上述相對表面相接合的所有支承墊塊均是滲氮支承墊塊，那么壓縮機的滑動性能提高得很多。
在裝有在相對端處具有兩個頭部的雙頭活塞的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，制冷氣體的壓縮反作用力作用在各雙頭活塞的相對端部。因此，分別位于旋轉(zhuǎn)斜盤的相對表面和各活塞的接合部分之間的一對支承墊塊在基本相同條件下承受旋轉(zhuǎn)斜盤的壓力。鑒于此，如果安裝在裝有雙頭活塞的壓縮機上的所有支承墊塊均為滲氮支承墊塊，則可以提高壓縮機的滑動性能。還應(yīng)注意的是，如果所有支承墊塊均為滲氮支承墊塊，裝有單頭活塞的壓縮機的滑動性能也得到提高。
在多個支承墊塊中的至少一個為滲氮支承墊塊的情況下，其它的支承墊塊為未經(jīng)軟滲氮處理的未滲氮支承墊塊。支承墊塊材料的種類、對支承墊塊進(jìn)行的表面處理的種類等均無特殊限制。例如，未滲氮支承墊塊可以是經(jīng)過了任何不同于軟滲氮處理的合適表面處理的鐵質(zhì)支承墊塊。另外，未滲氮支承墊塊可由任何其它合適的金屬材料如鋁合金制成。
(4)根據(jù)上述形式(1)到(3)中任一種的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其中滲氮支承墊塊由中碳鋼或高碳鋼制成。
(5)根據(jù)上述形式(1)到(3)中任一種的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其中滲氮支承墊塊由高碳含鉻鋼制成。
(6)根據(jù)上述形式(1)到(3)中任一種的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其中滲氮支承墊塊由不銹鋼制成。
構(gòu)成滲氮支承墊塊的基體的鐵質(zhì)材料并無特殊限制。軟滲氮處理的優(yōu)點在于支承墊塊基體的各種材料都能進(jìn)行軟滲氮處理。因此，支承墊塊基體的材料可以采用各種鐵質(zhì)材料，例如包括軟鋼、低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼和不銹鋼等的合金鋼以及鑄鐵。
軟滲氮處理所帶來的支承墊塊表面的硬度(下文中稱為支承墊塊的“表面硬度”)隨鋼中的含碳量的增加而提高，因此所制成的支承墊塊具有優(yōu)良的耐磨性。在支承墊塊的基體由中碳鋼或高碳鋼，例如根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)G 4051的S45C、S50C或S55C制成時，支承墊塊的表面硬度不小于HV400的維氏硬度，因而支承墊塊具有良好的耐磨性。由于中碳鋼和高碳鋼不含有大量的貴重合金元素且成本較低，基體由這些鋼形成的支承墊塊的成本也相對較低。
由于由高碳含鉻鋼制成的支承墊塊經(jīng)軟滲氮處理后具有超過HV500的高表面硬度，因此由高碳含鉻鋼制成的支承墊塊具有優(yōu)良的耐磨性。在支承墊塊由高碳含鉻鋼制成的情況下，鑒于支承墊塊是一個相對較小的零件，希望采用根據(jù)JIS G4805的高碳含鉻鋼SUJ2。
滲氮支承墊塊的基體可由不銹鋼制成。通過改變所添加的合金元素的種類和量，所得的各不銹鋼具有不同的性能(例如良好的耐熱性和良好的耐腐蝕性)。因此，在采用不銹鋼作為滲氮支承墊塊的基體的材料的情況下，滲氮支承墊塊具有相對于不銹鋼性能的所希望的性能。
如上所述，通過軟滲氮處理可以足夠地提高支承墊塊的表面硬度，因此滲氮支承墊塊不必進(jìn)行淬火處理。在滲氮支承墊塊沒有進(jìn)行淬火處理的情況下，支承墊塊具有很高的尺寸精度，而不會發(fā)生外形變化。支承墊塊也可進(jìn)行淬火處理。在支承墊塊進(jìn)行淬火處理的情況下，支承墊塊具有很高的硬度和耐磨性。
(7)根據(jù)上述形式(1)到(6)中任一種的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其中軟滲氮處理根據(jù)鹽浴方法進(jìn)行。
軟滲氮處理并無特殊限制，其可以根據(jù)各種已知方法例如鹽浴滲氮方法、氣體軟滲氮方法和離子滲氮方法來進(jìn)行。
最好采用鹽浴滲氮方法來對支承墊塊進(jìn)行軟滲氮處理。鹽浴滲氮方法通常稱為“擴散滲氮方法”，其中熔化主要由氰酸鹽(例如KCNO，NaCNO)組成的物質(zhì)，并將要處理的部件浸入到熔化物質(zhì)中。根據(jù)鹽浴滲氮方法，軟滲氮處理可以在較短時間內(nèi)進(jìn)行，從而可經(jīng)濟(jì)地制造支承墊塊。
通過滲氮處理在支承墊塊表面形成的硬質(zhì)層包括作為表面層或最外層的復(fù)合層，以及擴散層，在擴散層中氮和碳被擴散，使得氮和碳的濃度沿從復(fù)合層朝向支承墊塊內(nèi)部的方向上降低。由鹽浴滲氮方法形成的復(fù)合層基本上由Fe4N構(gòu)成，其具有相當(dāng)高的抗咬合性。另外，由鹽浴滲氮方法形成的復(fù)合層具有多孔結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中所使用的制冷劑含有用于潤滑壓縮機部件的潤滑油。潤滑油出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊之間。在經(jīng)過了根據(jù)鹽浴滲氮方法的軟滲氮處理的支承墊塊中，滲氮支承墊塊的復(fù)合層的多孔結(jié)構(gòu)中浸入了潤滑油，使得滲氮支承墊塊的滑動表面具有良好的潤滑性能。
考慮到上述優(yōu)點，最好采用鹽浴滲氮方法來對此旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機的支承墊塊進(jìn)行軟滲氮處理。
鹽浴滲氮方法可根據(jù)已知方式進(jìn)行。例如，進(jìn)行鹽浴方法使得將要處理的支承墊塊浸入到容納于容器中且主要由氰酸鹽構(gòu)成的熔化物質(zhì)中，同時將空氣吹入容器中，使得氰酸鹽的濃度保持在預(yù)定的穩(wěn)定值。在這種情況下，將支承墊塊浸入到熔化物質(zhì)中，保持在560-570℃的溫度約0.2-4小時。
(8)根據(jù)上述形式(1)到(7)中任一種的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其中滲氮支承墊塊的表面具有由軟滲氮處理形成的復(fù)合層，其厚度值在不小于5μm到不大于20μm的范圍內(nèi)。
為了得到軟滲氮處理的重要效果如提高抗咬合性，由軟滲氮處理形成的復(fù)合層的厚度值最好不小于5μm。如果復(fù)合層具有過大的厚度，復(fù)合層相對于基體(嚴(yán)格意義上說是相對于擴散層)的粘附會降低，導(dǎo)致復(fù)合層的局部部分脫落。另外，如果復(fù)合層的厚度過大，支承墊塊的表面將變得粗糙，導(dǎo)致表面精加工的拋光操作所需的時間增加。而且，形成過大厚度的復(fù)合層也需要較長時間的滲氮處理。考慮到上述原因，希望復(fù)合層的厚度值不大于20μm。
(9)根據(jù)上述形式(1)到(8)中任一種的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其中滲氮支承墊塊由鍛造操作制成，軟滲氮處理在鍛造操作后進(jìn)行。
支承墊塊最好由能快速形成支承墊塊的鍛造操作制成。為允許支承墊塊具有高尺寸精度和表面光潔度，最好采用冷鍛。
軟滲氮處理可以鍛造操作之前或之后進(jìn)行。如果鍛造操作在軟滲氮處理之后進(jìn)行，由軟滲氮處理在支承墊塊表面上形成的復(fù)合層就會從上面脫落，尤其在復(fù)合層的厚度過大或鍛造比較高的情況下。為避免這一情況，最好在鍛造操作之后進(jìn)行軟滲氮處理。在鍛造后再進(jìn)行軟滲氮處理的支承墊塊具有均勻的表面狀況。
(10)根據(jù)上述形式(1)到(9)中任一種的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其中旋轉(zhuǎn)斜盤由球墨鑄鐵制成。
用于旋轉(zhuǎn)斜盤基體的鐵質(zhì)材料并無特殊限制?？梢圆捎酶鞣N鐵質(zhì)材料，如軟鋼、高抗拉強度鋼、不銹鋼和鑄鐵。在旋轉(zhuǎn)斜盤的外形較復(fù)雜的情況下，旋轉(zhuǎn)斜盤最好由鑄造制成。鑒于此，最好采用鑄鐵作為用于旋轉(zhuǎn)斜盤的基體的鐵質(zhì)材料。在旋轉(zhuǎn)斜盤基體由鑄鐵制成的情況下，沉淀到鐵基質(zhì)中的碳出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)斜盤的表面，使得當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤在支承墊塊上滑動時碳起潤滑劑的作用。在各種鑄鐵中，最好采用根據(jù)形式(10)中的球墨鑄鐵，其中沉淀的碳通過培植而被球化處理。球墨鑄鐵通常被稱為“可鍛鑄鐵”，其具有很高的強度和耐久性。特別是，最好采用根據(jù)JIS G5502的具有相當(dāng)高強度的可鍛鑄鐵FCD700。
(11)根據(jù)上述形式(1)到(10)中任一種的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其中潤滑薄膜包括固體潤滑劑和作為粘結(jié)劑的合成樹脂。
在根據(jù)形式(11)的潤滑薄膜中，固體潤滑劑的微粒分散在合成樹脂的基質(zhì)中。根據(jù)形式(11)的潤滑薄膜可通過涂層方法如噴鍍或輥涂而在旋轉(zhuǎn)斜盤的滑動表面上均勻容易地形成，使得旋轉(zhuǎn)斜盤的制造成本降低。潤滑薄膜的厚度最好在不小于3μm到不大于30μm的范圍內(nèi)?？捎行У販p小旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊的滑動表面之間的摩擦的潤滑薄膜可稱為“減摩薄膜”。
(12)根據(jù)上述形式(11)中的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其中固體潤滑劑包括二硫化鉬(MoS2)、氮化硼(BN)、二硫化鎢(WS2)、石墨和聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一種。
上述形式(12)中介紹的固體潤滑劑具有優(yōu)良的潤滑性能。滑動表面被包括至少一種上述固體潤滑劑的潤滑薄膜所覆蓋的旋轉(zhuǎn)斜盤具有相對于支承墊塊的優(yōu)良潤滑性能。固體潤滑劑最好至少包括MoS2。除了MoS2外，固體潤滑劑還最好包括石墨。
(13)根據(jù)上述形式(11)或(12)中的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其中合成樹脂包括聚酰胺酰亞胺、環(huán)氧樹脂、聚醚酮和酚醛樹脂中的至少一種。
至少在旋轉(zhuǎn)斜盤的滑動表面上可形成有金屬涂層薄膜，例如在下面形式(14)中所介紹的金屬噴鍍薄膜。上述潤滑薄膜形成在金屬涂層薄膜上。如果在上述形式(13)中所介紹的至少一種合成樹脂用于形成潤滑薄膜，那么將在金屬涂層薄膜上形成的潤滑薄膜具有與金屬涂層薄膜的良好粘附性能，以及良好的耐熱性。因此，包括固體潤滑劑和選自上述合成樹脂中的至少一種合成樹脂的潤滑薄膜在較長的時間內(nèi)保持良好的潤滑性能，并具有很高的耐久性。
(14)根據(jù)上述形式(1)到(13)中任一種的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其中旋轉(zhuǎn)斜盤的至少在支承墊塊上滑動的滑動表面上包括金屬噴鍍薄膜，其由選自鋁、銅、鋁合金和銅合金的材料形成，潤滑薄膜形成于金屬噴鍍薄膜上。
如上所述，潤滑薄膜的強度小于用于旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊的各個基體的鐵質(zhì)材料的強度。如果潤滑薄膜因磨損而從旋轉(zhuǎn)斜盤上局部地脫落，旋轉(zhuǎn)斜盤的基體就會在旋轉(zhuǎn)斜盤上潤滑薄膜已脫落的局部部分處直接地在支承墊塊的基體上滑動。在這種情況下，在旋轉(zhuǎn)斜盤上潤滑薄膜已脫落的局部部分處，旋轉(zhuǎn)斜盤相對于支承墊塊的滑動性能降低。在基體和潤滑薄膜之間形成有金屬噴鍍薄膜的旋轉(zhuǎn)斜盤由于金屬噴鍍薄膜的存在而保持有良好的滑動性能，即使在潤滑薄膜已從旋轉(zhuǎn)斜盤上脫落時也是如此。由于旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊由鐵質(zhì)材料制成，如果潤滑薄膜從旋轉(zhuǎn)斜盤上脫落，在旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊之間會形成咬合。金屬噴鍍薄膜可有效地防止或減小旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊之間的咬合，由于不僅是滲氮支承墊塊而且是金屬噴鍍薄膜均提供了防咬合效果，因此根據(jù)上述形式(14)的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機具有很高的抗咬合性。由于鋁噴鍍薄膜相對較便宜，因此金屬噴鍍薄膜最好采用鋁噴鍍薄膜。金屬噴鍍薄膜的薄膜厚度最好為10-200μm。
(15)根據(jù)上述形式(1)到(14)中任一種的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其中旋轉(zhuǎn)斜盤的至少在所述支承墊塊上滑動的滑動表面經(jīng)過了淬火處理。
如果提高旋轉(zhuǎn)斜盤基體的表面強度，可以減小旋轉(zhuǎn)斜盤上支承墊塊滑動的滑動表面的磨損，因而提高旋轉(zhuǎn)斜盤的耐久性。根據(jù)形式(15)的至少滑動表面經(jīng)過了淬火處理的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機具有很高的耐久性。雖然淬火處理可以根據(jù)任何已知方法進(jìn)行，但是希望采用可使滑動表面均勻地淬火的感應(yīng)淬火。經(jīng)過了淬火處理的旋轉(zhuǎn)斜盤的表面硬度度最好不小于洛氏硬度HRC40。
旋轉(zhuǎn)斜盤可設(shè)置成使金屬噴鍍薄膜形成在已經(jīng)經(jīng)過了淬火處理的滑動表面上。雖然可確保所得的旋轉(zhuǎn)斜盤具有相當(dāng)高的滑動性能和耐久性，但是旋轉(zhuǎn)斜盤的制造成本也不可避免地增加。在此旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，由于在滲氮支承墊塊的旋轉(zhuǎn)斜盤側(cè)滑動表面上進(jìn)行了滲氮處理，因此旋轉(zhuǎn)斜盤上各滲氮支承墊塊所滑動的滑動表面防止了與支承墊塊基體的咬合，即使當(dāng)潤滑薄膜從上脫落時也是如此。鑒于此，具有潤滑薄膜直接形成于淬火的滑動表面上而在這兩者之間沒有金屬噴鍍薄膜的旋轉(zhuǎn)斜盤的壓縮機具有優(yōu)良的滑動性能。因此，可以較低的成本生產(chǎn)具有這樣形成的旋轉(zhuǎn)斜盤的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其適于實際使用。
(16)根據(jù)上述形式(1)到(15)中任一種的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其還包括旋轉(zhuǎn)斜盤傾斜角改變裝置，用于改變旋轉(zhuǎn)斜盤的傾斜角。
在可變排量型的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，通常通過改變旋轉(zhuǎn)斜盤相對于與驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)軸線正交的平面的傾斜角來改變活塞的往復(fù)行程，從而可調(diào)節(jié)壓縮機的排量。在這樣設(shè)置的可變排量型的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤傾斜于上述平面時，支承墊塊在旋轉(zhuǎn)斜盤上具有橢圓形路徑。通過增大旋轉(zhuǎn)斜盤的傾斜角，可以增大橢圓形路徑的長軸。由于旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機需較緊湊，因此旋轉(zhuǎn)斜盤的尺寸即直徑應(yīng)制作地較小，使得在旋轉(zhuǎn)斜盤不傾斜時旋轉(zhuǎn)斜盤不會與活塞發(fā)生干涉。換句話說，旋轉(zhuǎn)斜盤的直徑設(shè)定成可允許支承墊塊與旋轉(zhuǎn)斜盤相接合，使得旋轉(zhuǎn)斜盤徑向外側(cè)的支承墊塊的端部與旋轉(zhuǎn)斜盤的外周邊表面平齊，即可防止在旋轉(zhuǎn)斜盤不傾斜時支承墊塊從旋轉(zhuǎn)斜盤的徑向外部上徑向向外突出。在具有這樣設(shè)計的旋轉(zhuǎn)斜盤的壓縮機中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤傾斜成相對較大的角度時，與位于支承墊塊的橢圓形路徑長軸的相對端部附近的活塞相接合的支承墊塊，即與靠近壓縮行程端部和吸氣行程端部的活塞相接合的支承墊塊分別在旋轉(zhuǎn)斜盤上滑動，使得支承墊塊的一部分根據(jù)壓縮機的結(jié)構(gòu)從旋轉(zhuǎn)斜盤的徑向外部上徑向向外突出。在這種情況下，旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊的接觸或接合區(qū)域被不利地減小，使得支承墊塊的較大壓力作用在旋轉(zhuǎn)斜盤上與支承墊塊接觸的較小表面區(qū)域內(nèi)。當(dāng)支承墊塊傾斜時支承墊塊可在旋轉(zhuǎn)斜盤上滑動。在這種情況下，支承墊塊的壓力作用在旋轉(zhuǎn)斜盤上具有非常小的表面區(qū)域的圓周邊緣附近的部分。
由于形成在旋轉(zhuǎn)斜盤的滑動表面上的潤滑薄膜的強度較小，當(dāng)支承墊塊在旋轉(zhuǎn)斜盤的上述較小表面區(qū)域上滑動時，潤滑薄膜很可能磨損。在旋轉(zhuǎn)斜盤的傾斜角會發(fā)生改變的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，支承墊塊和旋轉(zhuǎn)斜盤在相當(dāng)惡劣或重的負(fù)載的條件下相互間滑動，使得潤滑薄膜容易磨損。在多個支承墊塊的至少一個為滲氮支承墊塊的此旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊的滑動表面不會發(fā)生咬合，即使當(dāng)形成于旋轉(zhuǎn)斜盤的滑動表面上的潤滑薄膜磨損時也是如此。因此，此旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機保持良好的滑動性能。因此，本發(fā)明的原理尤其適用于可變排量的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其中可以改變旋轉(zhuǎn)斜盤的傾斜角以改變壓縮機的排量。
首先參考

圖1，圖中顯示了旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機。在圖1中，標(biāo)號10表示氣缸體，氣缸體具有多個沿其軸向延伸的氣缸12，使得氣缸12設(shè)置在一個圓心位于氣缸體10的中心線上的圓上。單頭活塞通常由標(biāo)號14表示(下文中簡稱為“活塞14”)，其可往復(fù)運動地容納于各個氣缸12中。在氣缸體10的一個軸向的相對端部表面(即圖1中的左端部表面，下面將稱為“前端表面”)上連接了前殼體16。在另一端部表面(即圖1中的右端部表面，下面將稱為“后端表面”)上通過閥板20連接了后殼體18。前殼體16、后殼體18和氣缸體10共同構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機的殼體組件。后殼體18和閥板20共同形成了吸氣室22和排氣室24，它們分別通過入口26和出口28與致冷回路(未示出)相連。閥板20具有吸氣端口32、吸氣閥34、排氣端口36和排氣閥38。
在氣缸體10和前殼體16中設(shè)置了旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸50，使驅(qū)動軸50的旋轉(zhuǎn)軸線與氣缸體10的中心線對準(zhǔn)。驅(qū)動軸50在其相對端部分別由前殼體16和氣缸體10通過各自的軸承來支撐，使得驅(qū)動軸50相對于前殼體16和氣缸體10可旋轉(zhuǎn)但軸向不可移動。氣缸體10具有位于其中心部分的中心軸承孔56，軸承設(shè)置在此中心軸承孔56中以在驅(qū)動軸50的后端部分支撐驅(qū)動軸50。驅(qū)動軸50的前端部分通過離合器機構(gòu)如電磁離合器與外部驅(qū)動源(未示出)相連，外部驅(qū)動源可為機動車輛的發(fā)動機。在壓縮機的操作中，驅(qū)動軸50通過離合器機構(gòu)連接運轉(zhuǎn)的車輛發(fā)動機，使得驅(qū)動軸50可繞其軸線旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動軸50和氣缸12的相對位置設(shè)置成氣缸12位于殼體上與驅(qū)動軸50的旋轉(zhuǎn)軸線徑向間隔開的各個周邊部分處，并使氣缸12沿平行于驅(qū)動軸50的方向延伸。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸50帶有旋轉(zhuǎn)斜盤50，使得旋轉(zhuǎn)斜盤60可軸向移動并傾斜于驅(qū)動軸50。旋轉(zhuǎn)斜盤60具有中心孔61，驅(qū)動軸50可從此孔中穿過。中心孔61沿圖1中垂直方向測量的內(nèi)尺寸在從軸向中間部分朝向各軸向相對端部的方向上逐漸增大，中心孔在各軸向相對端部處的橫切面形狀是細(xì)長的。在驅(qū)動軸50上固定了用作扭矩傳遞件的旋轉(zhuǎn)件62，其通過推力軸承64與前殼體16保持接合。在驅(qū)動軸50的旋轉(zhuǎn)過程中，旋轉(zhuǎn)斜盤60通過鉸鏈機構(gòu)66與驅(qū)動軸50一起旋轉(zhuǎn)。鉸鏈機構(gòu)66可導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)斜盤60的軸向和傾斜運動。鉸鏈機構(gòu)66包括一對固定在旋轉(zhuǎn)件62上的支撐臂67，形成在旋轉(zhuǎn)斜盤60上且可與支撐臂67中的導(dǎo)向孔68可滑動地接合的導(dǎo)向銷69，旋轉(zhuǎn)斜盤60的中心孔61，以及驅(qū)動軸50的外周邊表面。
上述活塞14包括與旋轉(zhuǎn)斜盤60的相對表面的徑向外部相接合的接合部分70，以及與接合部分70形成一體且與相應(yīng)氣缸12可滑動地配合的頭部72。本實施例中的活塞14的頭部72是中空的，因而可減輕活塞14的重量。頭部72、氣缸12和閥板20共同形成了增壓室。接合部分70通過一對部分球冠形的支承墊塊76，78與旋轉(zhuǎn)斜盤60的相對表面的徑向外部相接合。支承墊塊76，78將在下文中詳細(xì)介紹。本實施例中的活塞14在其一個相對端部具有單個頭部72，稱為單頭活塞。
活塞14通過旋轉(zhuǎn)斜盤60的旋轉(zhuǎn)而作往復(fù)運動。具體地說，旋轉(zhuǎn)斜盤60的旋轉(zhuǎn)運動通過支承墊塊76轉(zhuǎn)化成活塞14的往復(fù)直線運動。(在不必要相互之間辨別出一對支承墊塊76，78的情況下，支承墊塊簡稱為“支承墊塊76”)。當(dāng)活塞14從其上止點運動到下止點時，即當(dāng)活塞14處于吸氣行程時，吸氣室22中的制冷氣體通過吸氣端口32和吸氣閥34被吸入到氣缸12的增壓室中。當(dāng)活塞14從其下止點運動到上止點時，即當(dāng)活塞14處于壓縮行程時，氣缸12的增壓室中的制冷氣體被增壓。增壓室中的增壓制冷氣體通過排氣端口36和排氣閥38排放到排氣室24中。由于增壓室中制冷氣體受到壓縮，因此有反作用力作用在活塞14的軸向方向上。此壓縮的反作用力由通過活塞14、旋轉(zhuǎn)斜盤60、旋轉(zhuǎn)件62和推力軸承64由前殼體16承受。
氣缸體10具有用于連通排氣室24和曲軸箱86的吸入通道80，曲軸箱86形成于前殼體16和氣缸體10之間。吸入通道80與螺線管操作的控制閥90相連，控制閥90可控制曲軸箱86中的壓力。螺線管操作的控制閥90包括螺線線圈92。主要由計算機構(gòu)成的未示出的控制裝置根據(jù)空調(diào)機的負(fù)載來控制施加給螺線線圈92的電流量。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸50具有位于其中的排放通道(bleeding passage)100。排放通道100在其一個相對端部朝中心軸承孔56打開，在另一相對端部朝曲軸箱86打開。中心軸承孔56在其底部通過連通端口104與吸氣室22相連通。
此旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機為可變排量型。利用作為高壓源的排氣室24中的壓力和作為低壓源的吸氣室22中的壓力的差來控制曲軸箱86中的壓力，可以調(diào)節(jié)氣缸12的增壓室中的壓力和曲軸箱86中的壓力之間的差，以改變旋轉(zhuǎn)斜盤60相對于與驅(qū)動軸50的旋轉(zhuǎn)軸線正交的平面的傾斜角，因而改變活塞14的往復(fù)行程(吸氣和壓縮行程)，從而調(diào)節(jié)壓縮機的排量。具體地說，通過激勵和停止激勵螺線管操作的控制閥90的螺線線圈92，可以將曲軸箱86選擇性地與排氣室24相連和脫開，因此可以控制曲軸箱86中的壓力。此實施例中用于改變旋轉(zhuǎn)斜盤60傾斜角的旋轉(zhuǎn)斜盤傾斜角改變裝置由鉸鏈機構(gòu)66、氣缸12、活塞14、吸氣室22、排氣室24、中心軸承孔56、曲軸箱86、排放通道100、連通端口104和未示出的控制裝置等構(gòu)成。
氣缸體10和各活塞14由鋁合金制成?；钊?4的外周邊表面上涂有氟樹脂，其可以防止活塞14的鋁合金和氣缸體10的鋁合金直接接觸，從而防止它們之間發(fā)生咬合，并可以將活塞14和氣缸12之間的間隙量減到最小。氣缸體10、活塞14和涂層薄膜也可以采用其它材料。
活塞14中接合部分70的遠(yuǎn)離頭部72的端部具有U形截面。具體地說，接合部分70具有形成U形底部的基部124，以及一對基本平行的臂部120，122，它們從基部124上沿正交于活塞14的軸線的方向延伸。接合部分70的U形的兩相對側(cè)壁各自具有相互面對的凹槽128。各凹槽128由側(cè)壁的部分球形的內(nèi)表面形成。凹槽128的部分球形的內(nèi)表面位于同一球面上。
如圖2所示，各對支承墊塊76基本上為部分球冠形，包括在活塞14上滑動的通常為凸的部分球形的滑動表面132(下文中稱為“活塞側(cè)滑動表面132”)，以及在旋轉(zhuǎn)斜盤60上滑動的通常為平的滑動表面138(下文中稱為“旋轉(zhuǎn)斜盤側(cè)滑動表面138”)。嚴(yán)格地說，旋轉(zhuǎn)斜盤側(cè)滑動表面138是稍微凸起的曲面(如具有相當(dāng)大曲率半徑的凸起的部分球表面)，并包括形成于其徑向外部的錐形部分?；钊麄?cè)滑動表面132具有位于旋轉(zhuǎn)斜盤側(cè)滑動表面138附近的圓柱形部分。凸曲面和錐形部分之間的邊界、錐形部分和圓柱形部分之間的邊界以及圓柱形部分和部分球形的凸表面之間的邊界都是圓的，以便具有各自不同的較小曲率半徑。支承墊塊對76在活塞側(cè)滑動表面132處與活塞14的凹槽128的部分球形的內(nèi)表面可滑動地接合，并在旋轉(zhuǎn)斜盤側(cè)滑動表面138處與旋轉(zhuǎn)斜盤60的相對表面的徑向外部、即旋轉(zhuǎn)斜盤60的滑動表面140，142相接合。(在不必要相互之間辨別出滑動表面140，142中之一的情況下，滑動表面簡稱為“滑動表面140”)。支承墊塊對76設(shè)計成其活塞側(cè)滑動表面132的凸的部分球形表面位于同一球面上。換句話說，各支承墊塊76為部分球冠形，其尺寸比半球小相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)斜盤60一半厚度的量。支承墊塊的形狀不限于上述介紹。例如，用于固定排量型壓縮機的支承墊塊的尺寸最好稍大于半球，用于防止滑動表面區(qū)域的減小，即使當(dāng)支承墊塊的平的部分磨損時也是如此。
支承墊塊76是經(jīng)軟滲氮處理的滲氮支承墊塊。在此實施例中，支承墊塊76的基體146由鐵質(zhì)材料制成，如高碳含鉻鋼(根據(jù)JISG4805的SUJ2)，包括旋轉(zhuǎn)斜盤側(cè)滑動表面138在內(nèi)的支承墊塊76的整個表面通過根據(jù)鹽浴滲氮方法的軟滲氮處理而覆蓋有硬質(zhì)層。即，支承墊塊76的基體146的外表面部分通過軟滲氮處理而變成了硬質(zhì)層。如上所述，通過軟滲氮處理形成的硬質(zhì)層包括復(fù)合層和擴散層。在圖2中，只顯示了復(fù)合層(以標(biāo)號152表示)，支承墊塊76的基體146不包括硬質(zhì)層。圖2所示的復(fù)合層152的厚度被放大以便于理解。通常來說，復(fù)合層152的厚度為3到30μm。支承墊塊76的基體146的材料并不限于上述的SUJ2。另外，軟滲氮處理和復(fù)合層的厚度也不限于上述介紹。
下面將介紹生產(chǎn)支承墊塊76的方法。支承墊塊76的基體146是通過對從線材上切割下來的圓柱形或球形毛坯在冷條件下進(jìn)行閉合模鍛壓操作而生產(chǎn)的。然后，由此得到的基體146進(jìn)行表面拋光和滾筒拋光，以調(diào)節(jié)基體146的尺寸并使基體146的表面平滑。之后，基體146在預(yù)定條件下根據(jù)鹽浴滲氮方法進(jìn)行軟滲氮處理，從而得到支承墊塊76。所得到的支承墊塊76進(jìn)行表面精加工操作，包括表面拋光、滾筒拋光和拋光輪拋光。支承墊塊76的生產(chǎn)方法不限于上述介紹。
旋轉(zhuǎn)斜盤60的基體160由鐵質(zhì)材料制成，如球墨鑄鐵，其通常稱為可鍛鑄鐵，例如根據(jù)JIS G5502的FCD700。在旋轉(zhuǎn)斜盤60的相對表面的徑向外部處的滑動表面140上形成有潤滑薄膜166。各潤滑薄膜166包括作為固體潤滑劑的MoS2和石墨以及作為粘合劑的聚酰胺酰亞胺形式的合成樹脂。在圖2中潤滑薄膜166的厚度被放大以便于理解。通常來說，潤滑薄膜166的厚度為3到30μm。旋轉(zhuǎn)斜盤60的基體160在其相應(yīng)于滑動表面140的部分處進(jìn)行淬火處理?；w160通過淬火處理后其表面硬度不小于HRC40。旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機的結(jié)構(gòu)不限于上述介紹。例如，旋轉(zhuǎn)斜盤60的基體160的鐵質(zhì)材料的種類和潤滑薄膜166的厚度值不限于上述介紹。基體160上相應(yīng)于滑動表面140的部分可以進(jìn)行或不進(jìn)行淬火處理。雖然在本實施例中沒有提供金屬噴鍍薄膜，但在旋轉(zhuǎn)斜盤60的基體160和各潤滑薄膜166之間可設(shè)有各金屬噴鍍薄膜。
旋轉(zhuǎn)斜盤60以下述方式進(jìn)行生產(chǎn)。首先鑄造出基體160?；w160在其預(yù)定部位上進(jìn)行加工操作，這些部位包括對應(yīng)于滑動表面140的基體160的相對表面上的徑向外部。之后，滑動表面140進(jìn)行感應(yīng)淬火。然后基體160進(jìn)行表面拋光，以調(diào)節(jié)滑動表面140的尺寸和使基體160的表面平滑。之后，通過噴鍍方法或輥涂方法在滑動表面140上涂上固體潤滑劑和合成樹脂的混合物。漿狀的混合物固化，形成了潤滑薄膜166。因此生產(chǎn)出了旋轉(zhuǎn)斜盤60。旋轉(zhuǎn)斜盤60的生產(chǎn)方法不限于上述介紹。
如上所述，形成于旋轉(zhuǎn)斜盤60的滑動表面140上的潤滑薄膜166的強度比支承墊塊76的基體146和旋轉(zhuǎn)斜盤60的基體160上的強度小。因此，在壓縮機長時間操作后潤滑薄膜166會因與支承墊塊76的滑動接觸而磨損。如果有外來物質(zhì)進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)斜盤60的滑動表面140和支承墊塊76的旋轉(zhuǎn)斜盤側(cè)滑動表面138之間，外來物質(zhì)可能會損壞潤滑薄膜166，導(dǎo)致潤滑薄膜166磨損。在支承墊塊76的旋轉(zhuǎn)斜盤側(cè)滑動表面138經(jīng)過了軟滲氮處理的此旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，即使當(dāng)潤滑薄膜166發(fā)生局部磨損時，也能防止支承墊塊76和旋轉(zhuǎn)斜盤60相互間發(fā)生咬合。因此，根據(jù)本實施例的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機具有良好的滑動性能，并在長期使用中也具有良好的滑動性能。
此旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機裝有多個單頭活塞14。各單頭活塞14的頭部72承受沿從氣缸12朝向頭部72的活塞軸向方向上的制冷氣體的壓縮反作用力。因此，與旋轉(zhuǎn)斜盤60上靠近活塞14的頭部72的一個相對表面相接合的支承墊塊對中的一個(即圖1中的支承墊塊78)承受較大的來自旋轉(zhuǎn)斜盤60的壓力，其大于與旋轉(zhuǎn)斜盤60上遠(yuǎn)離活塞14的頭部72的另一相對表面相接合的另一支承墊塊(即圖1中的支承墊塊76)所承受的壓力。因此在壓縮機的操作中，旋轉(zhuǎn)斜盤60的支承墊塊78在上面滑動的滑動表面142處于比支承墊塊76在上面滑動的滑動表面140更惡劣的滑動狀況下。此惡劣的滑動狀況不利地增加了潤滑薄膜166的磨損。因此，在此旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，形成于旋轉(zhuǎn)斜盤60上靠近活塞14的頭部72的滑動表面142上的潤滑薄膜166的磨損速度比形成于遠(yuǎn)離活塞14的頭部72的滑動表面140上的潤滑薄膜的磨損速度更高。在此旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，支承墊塊76，78均為經(jīng)過了軟滲氮處理的滲氮支承墊塊。只有支承墊塊78可以是滲氮支承墊塊，其在具有高磨損速度的潤滑薄膜166的旋轉(zhuǎn)斜盤60的滑動表面142上滑動。即，在裝有單頭活塞的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，只有與旋轉(zhuǎn)斜盤上靠近各活塞頭部的一個相對表面相接合的支承墊塊才是滲氮支承墊塊。這種設(shè)置降低了壓縮機的制造成本。
此旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機為可變排量型，并包括用于改變旋轉(zhuǎn)斜盤60的傾斜角的旋轉(zhuǎn)斜盤角度改變裝置。當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤60傾斜于與驅(qū)動軸50的旋轉(zhuǎn)軸線正交的平面時，支承墊塊在旋轉(zhuǎn)斜盤上具有橢圓形路徑。隨著旋轉(zhuǎn)斜盤60的傾斜角的增大，橢圓形路徑的長軸也增大。由于旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機需較緊湊，旋轉(zhuǎn)斜盤60的直徑應(yīng)制成較小，使得當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤60不傾斜時旋轉(zhuǎn)斜盤不與活塞14的接合部分70發(fā)生干涉。因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤60傾斜成較大角度時，與位于壓縮行程端部和吸氣行程端部附近的活塞相接合的支承墊塊76分別在旋轉(zhuǎn)斜盤60上滑動，使得一部分支承墊塊76從旋轉(zhuǎn)斜盤60的徑向外部上徑向向外地突出。例如，圖1所示的活塞14處于其壓縮行程端部，與此活塞14相接合的支承墊塊76，78部分地從旋轉(zhuǎn)斜盤60的徑向外部上突出。(圖2顯示了沒有從旋轉(zhuǎn)斜盤的徑向外部上突出的支承墊塊)。當(dāng)支承墊塊部分地從圖1所示的旋轉(zhuǎn)斜盤60的徑向外部上突出時，旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊的接觸或接合區(qū)域不利地減小，使得支承墊塊的較大壓力作用在旋轉(zhuǎn)斜盤上的與支承墊塊接觸的較小表面區(qū)域上。當(dāng)支承墊塊傾斜時其可以在旋轉(zhuǎn)斜盤上滑動。在這種情況下，支承墊塊的壓力作用在旋轉(zhuǎn)斜盤上具有非常小表面區(qū)域的周邊邊緣處的附近。因此，旋轉(zhuǎn)斜盤的傾斜角可以變化的可變排量型旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機在比固定排量型旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機更重的負(fù)載條件下操作。因此在可變排量型旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，形成于旋轉(zhuǎn)斜盤的滑動表面上的潤滑薄膜更容易磨損，使得支承墊塊和旋轉(zhuǎn)斜盤之間更容易發(fā)生咬合?？紤]到此方面，根據(jù)本發(fā)明的裝有滲氮支承墊塊的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機可適用作旋轉(zhuǎn)斜盤的傾斜角可以變化的可變排量型旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機。
雖然上文中介紹了本發(fā)明的只用于說明目的的現(xiàn)有的優(yōu)選實施例，但是可以理解，本發(fā)明并不限于所述實施例的細(xì)節(jié)。例如，本發(fā)明的原理可用于裝有在接合部分的相對側(cè)均具有頭部的雙頭活塞的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，或可用于固定排量型旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中。應(yīng)該理解，本發(fā)明可以例如發(fā)明內(nèi)容中所介紹的各種改變或改進(jìn)來實現(xiàn)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解這些改變或改進(jìn)。
證實旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機的性能的實驗下面的實驗是用于檢驗在具體實施方式
中介紹的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機的性能，如抗咬合性。在本實驗所使用的壓縮機中，形成于旋轉(zhuǎn)斜盤上靠近活塞頭部的滑動表面上的潤滑薄膜被正磨損(positivewearing)所去除。在這種狀態(tài)下，壓縮機在下述各種情況下操作。滑動表面上潤滑薄膜被去除的部分的表面積約為支承墊塊的旋轉(zhuǎn)斜盤側(cè)滑動表面的面積的五分之一。
實驗1在排放壓力值處于壓縮機安裝在機動車輛上的預(yù)期的最大值左右的情況下操作旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機。檢查壓縮機的潤滑薄膜的磨損，以及支承墊塊的旋轉(zhuǎn)斜盤側(cè)滑動表面和旋轉(zhuǎn)斜盤的滑動表面之間的咬合。實驗在壓縮機的下面三種不同的操作條件(#11，#12和#13)下進(jìn)行。在操作條件#11中，排放壓力Pd為3兆帕(MPa)，旋轉(zhuǎn)斜盤的轉(zhuǎn)速Nc為700轉(zhuǎn)/分(rpm)。在操作條件#12中，排放壓力Pd為2MPa，旋轉(zhuǎn)斜盤的轉(zhuǎn)速Nc為4000rpm。在操作條件#13中，排放壓力Pd為2.5MPa，旋轉(zhuǎn)斜盤的轉(zhuǎn)速Nc為4000rpm。壓縮機在各種操作條件下運轉(zhuǎn)2小時。下面的表1顯示了操作條件和結(jié)果。
從表1所示的結(jié)果可以清楚看出，在壓縮機的這三種不同操作條件中的任一種操作條件下，潤滑薄膜的磨損量沒有增加，支承墊塊和旋轉(zhuǎn)斜盤之間沒有發(fā)生咬合。因此可以證實，當(dāng)壓縮機在支承墊塊和旋轉(zhuǎn)斜盤保持滑動接觸且相互間壓力較大的最大排放壓力值下操作時，此壓縮機具有高度的抗咬合性和良好的滑動性能。
表1
實驗2在旋轉(zhuǎn)斜盤以下述較高速度旋轉(zhuǎn)的情況下操作旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機。檢查壓縮機的潤滑薄膜的磨損以及支承墊塊的旋轉(zhuǎn)斜盤側(cè)滑動表面和旋轉(zhuǎn)斜盤的滑動表面之間的咬合。實驗在壓縮機的四種不同的操作條件(#21，#22，#23和#24)下進(jìn)行。在操作條件#21到#24中，排放壓力Pd為1.5MPa，旋轉(zhuǎn)斜盤以不同的轉(zhuǎn)速Nc旋轉(zhuǎn)，即5000rpm、6500rpm、7000rpm和8000rpm。壓縮機在操作條件#21和#23下運轉(zhuǎn)2小時，而在操作條件#22和#24下運轉(zhuǎn)24小時。下面的表2顯示了操作條件和結(jié)果。
從表2所示的結(jié)果可以清楚看出，在壓縮機的這四種不同操作條件中的任一種操作條件下，潤滑表面的磨損量沒有增加，支承墊塊和旋轉(zhuǎn)斜盤之間沒有發(fā)生咬合。因此可以證實，即使壓縮機在旋轉(zhuǎn)斜盤以較高速度旋轉(zhuǎn)時進(jìn)行操作，此壓縮機具有高度的抗咬合性和良好的滑動性能。
表2
實驗3當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機關(guān)閉時，壓縮機的溫度降低，制冷氣體被液化且存儲在氣缸內(nèi)。當(dāng)壓縮機之后再起動時，液態(tài)制冷劑在氣缸內(nèi)被壓縮。壓縮機的這種操作條件稱為“液體壓縮狀態(tài)”。在壓縮機的這種液體壓縮狀態(tài)中，液態(tài)制冷劑產(chǎn)生了相當(dāng)大的壓縮反作用力，使得支承墊塊和旋轉(zhuǎn)斜盤承受到相當(dāng)大的相互作用的壓力。在制冷氣體中，潤滑油包含在油霧中。在壓縮機的正常操作下，霧狀潤滑油出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊之間，以保證它們之間有良好的潤滑。當(dāng)壓縮機關(guān)閉時，霧狀制冷氣體在曲軸箱內(nèi)轉(zhuǎn)變成露滴，旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊之間的潤滑油被露滴帶走。如果壓縮機在這種狀態(tài)下起動，在壓縮機重起動后一段時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊之間相互滑動，且它們之間不會有潤滑油出現(xiàn)。因此，旋轉(zhuǎn)斜盤和支承墊塊承受非常惡劣的滑動狀況，同時壓縮機在上述由壓縮機中斷(間歇)后重新起動壓縮機而引起的液體壓縮狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。
在下述實驗中旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機交替地間歇式打開和關(guān)閉。壓縮機每次均在液體壓縮狀態(tài)下重新起動。實驗在壓縮機的下面三種不同的操作條件(#31，#32和#33)下進(jìn)行，其中旋轉(zhuǎn)斜盤以不同的轉(zhuǎn)速Nc旋轉(zhuǎn)。在操作條件#31到#33中，旋轉(zhuǎn)斜盤的轉(zhuǎn)速Nc分別為4500rpm、5500rpm和6500rpm。在操作條件#31下，壓縮機進(jìn)行承受25次液體壓縮狀態(tài)的操作。在操作條件#32和#33下，壓縮機進(jìn)行承受5次液體壓縮狀態(tài)的操作。下面的表3顯示了操作條件和結(jié)果。
表3
從表3所示的結(jié)果可以清楚看出，在壓縮機的這三種不同操作條件中的任一種操作條件下，潤滑表面的磨損量沒有增加，支承墊塊和旋轉(zhuǎn)斜盤之間沒有發(fā)生咬合。因此可以證實，即使壓縮機在極端惡劣的條件下操作，即在液體壓縮狀態(tài)下操作時，此壓縮機具有高度的抗咬合性和良好的滑動性能。
實驗4在預(yù)定條件下以下述方式進(jìn)行耐久性試驗，檢查滲氮支承墊塊對旋轉(zhuǎn)斜盤的潤滑薄膜的影響。在試驗前后對支承墊塊和旋轉(zhuǎn)斜盤之間的間隙進(jìn)行測量。試驗前后的間隙值的差異作為潤滑薄膜的磨損量。裝有滲氮支承墊塊的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中潤滑薄膜的磨損量基本上等于裝有未滲氮支承墊塊的壓縮機中的磨損量。因此可以證實，潤滑薄膜不會由于與滲氮支承墊塊的滑動接觸而顯著地磨損。在耐久性試驗還證實了滲氮支承墊塊具有相當(dāng)高的耐久性，不會使通過滲氮處理在其表面上形成的復(fù)合層脫落。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，包括具有旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸(50)；由所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸支撐的旋轉(zhuǎn)斜盤(60)，使得所述旋轉(zhuǎn)斜盤傾斜于與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸的所述旋轉(zhuǎn)軸線正交的平面；殼體(10，16，18)，其支撐所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸并使所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸相對于所述殼體可旋轉(zhuǎn)且軸向不可移動，所述殼體具有多個氣缸(12)，所述氣缸位于與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸的所述旋轉(zhuǎn)軸線徑向隔開的各個周邊部分上，并沿平行于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸的方向延伸；多個活塞(14)，各所述活塞均包括可與一個對應(yīng)的所述氣缸可滑動地接合的頭部(70)，以及可與所述旋轉(zhuǎn)斜盤的相對表面的徑向外部相接合的接合部分(72)，各所述活塞在與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸一起旋轉(zhuǎn)的所述旋轉(zhuǎn)斜盤的作用下往復(fù)運動；和多個支承墊塊(76，78)，各所述支承墊塊設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)斜盤的一個所述相對表面和各所述活塞的所述接合部分之間，可在所述旋轉(zhuǎn)斜盤和所述活塞上滑動；其中所述旋轉(zhuǎn)斜盤由鐵質(zhì)材料制成，所述旋轉(zhuǎn)斜盤的在所述多個支承墊塊上滑動的滑動表面(140，142)上形成有潤滑薄膜(166)；其中所述多個支承墊塊中的至少一個均為由鐵質(zhì)材料制成的滲氮支承墊塊，所述支承墊塊的在所述旋轉(zhuǎn)斜盤上滑動的至少一個滑動表面(138)上經(jīng)過了軟滲氮處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其特征在于，所有的所述多個支承墊塊均為滲氮支承墊塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其特征在于，各所述多個活塞均為單頭活塞，與所述單頭活塞的所述接合部分相接合的所述多個支承墊塊包括一對支承墊塊(76，78)，其分別位于所述旋轉(zhuǎn)斜盤的`所述相對表面和所述單頭活塞的所述接合部分之間，其中至少一個在所述單頭活塞的所述頭部側(cè)的所述旋轉(zhuǎn)斜盤的一個所述相對表面上滑動的支承墊塊(78)為滲氮支承墊塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其特征在于，所述滲氮支承墊塊由中碳鋼或高碳鋼制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其特征在于，所述滲氮支承墊塊由高碳含鉻鋼制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其特征在于，所述滲氮支承墊塊由不銹鋼制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其特征在于，所述軟滲氮處理根據(jù)鹽浴方法進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其特征在于，所述滲氮支承墊塊的表面具有由所述軟滲氮處理形成的復(fù)合層(152)，其厚度值在不小于5μm到不大于20μm的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其特征在于，所述滲氮支承墊塊由鍛造操作制成，所述軟滲氮處理在所述鍛造操作后進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)斜盤由球墨鑄鐵制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其特征在于，所述潤滑薄膜包括固體潤滑劑和作為粘合劑的合成樹脂。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其特征在于，所述固體潤滑劑包括二硫化鉬(MoS2)、氮化硼(BN)、二硫化鎢(WS2)、石墨和聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其特征在于，所述合成樹脂包括聚酰胺酰亞胺、環(huán)氧樹脂、聚醚酮和酚醛樹脂中的至少一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)斜盤的至少在所述支承墊塊上滑動的所述滑動表面包括金屬噴鍍薄膜，其由選自鋁、銅、鋁合金和銅合金的材料形成，各所述潤滑薄膜形成于各所述金屬噴鍍薄膜上。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)斜盤的至少在所述支承墊塊上滑動的所述滑動表面經(jīng)過了淬火處理。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，其特征在于，所述壓縮機還包括旋轉(zhuǎn)斜盤傾斜角改變裝置(12，14，22，24，56，66，86，100，104)，用于改變所述旋轉(zhuǎn)斜盤的傾斜角。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機,包括:旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸;由驅(qū)動軸支撐的旋轉(zhuǎn)斜盤,使得旋轉(zhuǎn)斜盤傾斜于與驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)軸線正交的平面;殼體,其支撐驅(qū)動軸并使驅(qū)動軸相對于殼體可旋轉(zhuǎn)但軸向不可移動,殼體具有多個氣缸;多個活塞,各活塞均包括可與對應(yīng)的氣缸可滑動地接合的頭部,以及可與旋轉(zhuǎn)斜盤的相對表面的徑向外部相接合的接合部分,各活塞在旋轉(zhuǎn)斜盤的作用下往復(fù)運動;多個支承墊塊,各支承墊塊可在旋轉(zhuǎn)斜盤和活塞上滑動;旋轉(zhuǎn)斜盤由鐵質(zhì)材料制成,旋轉(zhuǎn)斜盤的在多個支承墊塊上滑動的滑動表面上形成有潤滑薄膜;多個支承墊塊中至少一個為由鐵質(zhì)材料制成的滲氮支承墊塊,支承墊塊的在旋轉(zhuǎn)斜盤上滑動的至少一個滑動表面經(jīng)過了軟滲氮處理。
文檔編號B23P15/00GK1386978SQ0212049
公開日2002年12月25日 申請日期2002年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月21日
發(fā)明者太田雅樹, 樽谷知二, 倉掛浩隆, 平松修, 生川潔, 井上宜典 申請人:株式會社豐田自動織機