專利名稱：壓縮機(jī)活塞及對(duì)活塞進(jìn)行表面涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于車輛空調(diào)器中的壓縮機(jī)及活塞進(jìn)行表面涂層的方法。
在車輛空調(diào)系統(tǒng)中，采用壓縮機(jī)。在這種系統(tǒng)中采用壓縮機(jī)。在該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，已知一些活塞沒有活塞環(huán)。這種活塞與相應(yīng)的氣缸孔壁直接接觸，因此須有良好的滑動(dòng)和密封性能和高的抗磨性。于是，這種無環(huán)活塞的表面要進(jìn)行涂層。這種涂層的主要成分包括氟樹脂和粘結(jié)劑。氟樹脂能使活塞在氣缸孔內(nèi)光滑地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。粘結(jié)劑使涂層堅(jiān)固地粘附于活塞表面。
涂層是通過將涂層材料涂敷在活塞上而后進(jìn)行固化完成的。隨后，對(duì)該涂層進(jìn)行研磨，使其厚度均勻。
制造涂層活塞的現(xiàn)有方法具有某些缺點(diǎn)。首先，涂層的研磨要求精確度和高的制造技藝，這使活塞的制造工藝復(fù)雜化，并降低了勞動(dòng)生產(chǎn)率。
同樣，涂層中的氟樹脂附著在接近涂層表面的某一環(huán)層內(nèi)。當(dāng)涂層表面進(jìn)行研磨時(shí)，許多氟樹脂被磨去。因此可能損害活塞的滑動(dòng)性能，從而降低了壓縮機(jī)的壓縮效率。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有改善的滑動(dòng)性能的活塞和高效率的活塞涂層方法。
為了達(dá)到上述和其它的目的，按照本發(fā)明的用途，提供了一種在壓縮機(jī)氣缸孔內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞。該活塞包括一個(gè)和氣缸孔壁接觸的頭部和在該頭部外表面上形成的涂層。涂層包括氟樹脂和粘結(jié)劑。涂層的表面有較高的氟樹脂濃度，用以減少活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種對(duì)壓縮機(jī)活塞進(jìn)行涂層的方法。該方法采用一傳輸件，一種包括氟樹脂和粘結(jié)劑的涂層材料，涂層材料被涂敷在活塞頭的外表面上。該方法包括將涂層材料涂到活塞頭的整個(gè)圓周面上時(shí)，迅速使活塞和傳輸件分離。
根據(jù)連同用實(shí)例圖示本發(fā)明原理的附圖所作的下列說明，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)便變得明顯。
參照本優(yōu)先實(shí)施例的下面說明連同附圖，會(huì)最清楚地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是具有按本發(fā)明第一實(shí)施例的活塞的壓縮機(jī)的橫剖面圖；圖2是圖1中所示活塞的透視圖；圖3是一滾柱涂層裝置的示意圖；圖4是在圖2活塞上的涂層的局部放大的橫剖面圖；圖5是表示在圖4涂層內(nèi)氟樹脂和粘結(jié)劑分布的表格；圖6是表示按第二實(shí)施例的活塞的橫剖面圖；圖7是表示圖6活塞的局部放大的橫剖面圖。
現(xiàn)在參照各


本發(fā)明的一些實(shí)施例。
圖1至5表示第一實(shí)施例。如圖1所示，壓縮機(jī)包括一對(duì)氣缸體11，12和前后殼體13，14。該氣缸體11，12和殼體13，14由鋁合金制成。氣缸體11，12成共軸線連接在一起。前殼體13經(jīng)閥板15與前氣缸體11的前端相連接。后殼體14經(jīng)閥板16與后氣缸體12的后端連接。一驅(qū)動(dòng)軸18穿過氣缸體11、12的中心，并由一對(duì)徑向軸承17支承。一旋轉(zhuǎn)斜盤19固定在驅(qū)動(dòng)軸18的軸向中心，用一對(duì)推力軸承20將其保持在氣缸體11，12之間。
在氣缸體11，12內(nèi)圍繞驅(qū)動(dòng)軸18的軸線形成等間隔的氣缸孔21?？?1的軸線限定一圓，該圓的中心與驅(qū)動(dòng)軸軸線重合。一活塞22可往復(fù)移動(dòng)地安裝在各自對(duì)中的一對(duì)氣缸孔21內(nèi)?；钊?2由鋁合金制成。各活塞22的軸向中心部借助于一對(duì)導(dǎo)槽23與斜盤19的周邊配合，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸18轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，斜盤19整體轉(zhuǎn)動(dòng)。斜盤19的轉(zhuǎn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換成活塞22的往復(fù)移動(dòng)。這樣便將致冷氣體自一外部致冷回路(未示)經(jīng)吸氣腔24吸氣道25和吸氣瓣閥26抽吸到氣缸孔21內(nèi)。被抽入的氣體經(jīng)壓縮經(jīng)排氣道27和排氣瓣閥28排到排氣腔29，然后經(jīng)自排氣腔29被排到外部致冷回路。
現(xiàn)在說明各活塞22的結(jié)構(gòu)。如圖1和2所示，活塞22大致為圓柱形，有兩頭部31。一個(gè)頭部31處在前缸體11的相關(guān)氣缸孔21內(nèi)，另一頭部31處在后氣缸體12的相關(guān)氣缸孔21內(nèi)。柱身34處在兩頭部31之間。栓身34的直徑小于頭部31的直徑。在柱身34內(nèi)形成一凹槽32。在凹槽32內(nèi)形成導(dǎo)槽座以容納導(dǎo)槽23。
如圖2和4所示，在各頭部31的圓周表面上形一涂層35。涂層35的主要成分包括氟樹脂36和粘結(jié)劑37。涂層35的厚度為幾十微米。粘結(jié)劑37和氟樹脂36的重量比最好處在0.8-3.0之間。涂層35減少了活塞頭31和氣缸孔21內(nèi)表面之間的摩擦，并提高了活塞31的耐久性。涂層35也密封了氣缸孔21。如圖5的表中所示，較多量的氟樹脂36附著在涂層35表面附近。較多量的粘結(jié)劑37配置在活塞22表面附近。
涂層35通過滾子涂層裝置51形成。滾柱涂層裝置51包括一貯槽52，一金屬滾柱53，一間歇滾柱54，一傳輸滾柱55，一工件夾具56和一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示)。在貯槽52內(nèi)盛有涂料。金屬滾柱53部分地沉沒在涂料C內(nèi)。傳輸滾柱55由人造橡膠制成，并與金屬滾柱53接觸。滾柱54和金屬滾柱53隔開一預(yù)定距離。工件夾具56支承活塞22。滾柱53至55的軸線跟活塞22的軸線平行。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有一馬達(dá)，沿圖3中箭頭方向驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)工件夾具56和滾柱53至55。工件夾具由在其軸向端的電磁線圈57支承。當(dāng)激磁電磁線圈57時(shí)，便即時(shí)將活塞22移向傳輸滾柱55。當(dāng)電磁線圈57去磁時(shí)，即時(shí)使活塞22和傳輸滾柱55分開。
當(dāng)滾柱53至55及活塞22由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，貯槽52內(nèi)的涂料C粘附到金屬滾柱53上。涂料C的粘度為40000至50000厘泊(CP)。間歇滾柱54靠近已粘到金屬滾柱53上的涂料C的厚度。然后，涂料C被涂到傳輸滾柱55上。當(dāng)涂料被壓靠到傳輸滾柱55上時(shí)，傳輸滾柱55上的涂料C被傳輸?shù)交钊?2的頭部31。在完成涂料C的傳輸時(shí)，電磁線圈57使活塞22和傳輸滾柱55分開。借助于BH型粘度計(jì)用一7號(hào)轉(zhuǎn)子測(cè)量涂料C的粘度。在測(cè)量期間，該轉(zhuǎn)子以10轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)動(dòng)。
隨后，將活塞22上的涂料C進(jìn)行干燥固化形成涂層35。氟樹脂36和粘結(jié)劑37彼此不能明顯溶解。這樣，在涂層35的固化期間，氟樹脂36向表面移動(dòng)，即向不與氟樹脂36起化學(xué)反應(yīng)的大氣移動(dòng)。結(jié)果，較多量的氟樹脂36附著在涂層35表面附近。粘結(jié)劑37向活塞22移動(dòng)，粘附在活塞22上。
和涂層35固化后進(jìn)行研磨的現(xiàn)有技術(shù)方法不同，在涂層35固化后將活塞22裝入一壓縮機(jī)內(nèi)。
所示實(shí)施例具有下列優(yōu)點(diǎn)
大量的氟樹脂36附著在涂層35的表面上，能使活塞22沿氣缸孔21光滑地滑動(dòng)。這不僅改善了壓縮機(jī)的效率，而且改善了活塞的密封和壓縮機(jī)的耐久性。
大量的粘結(jié)劑37處在活塞22鄰近，將涂層35堅(jiān)固地粘附于活塞22。因此，改善了涂層35的耐久性。
涂層35固化后不再研磨。這樣，附著在涂層表面鄰近的氟樹脂36部分不被磨去。此外，省去了研磨工藝，簡(jiǎn)化了制造程序。
當(dāng)涂料C涂到活塞22上時(shí)，活塞22很快和傳輸滾柱55分離。因此，涂層35圍繞整個(gè)活塞22有均勻的厚度，這就允許省去研磨工藝。若活塞22跟傳輸滾柱55分離緩慢，則涂層35的厚度會(huì)不均勻。具體地說，當(dāng)活塞22和傳輸滾輪55分離時(shí)，和傳輸滾柱55接觸的涂料C便鼓起來。
粘結(jié)劑37和氟樹脂36的重量比處在0.8和3.0之間。因此，粘結(jié)層37將涂層35牢固地固定到活塞22上，而氟樹脂36能使活塞22在氣缸孔21內(nèi)光滑地滑動(dòng)。
涂料C的粘度處在40000至50000CP之間。這一粘度范圍不僅適于傳輸，而且當(dāng)涂料C涂到活塞22上時(shí)，防止它滴下。因此，涂層35的厚度是均勻的。
涂料C經(jīng)傳輸滾柱55被輸?shù)交钊?2上，滾柱55平行于活塞22的軸線。這種安排精確地形成了涂層35的均勻厚度。同樣，這種安排允許活塞22借助簡(jiǎn)單的構(gòu)件與傳輸滾柱55分離。
現(xiàn)在參照?qǐng)D6和7說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。在該實(shí)施例中，各活塞頭31包括一圓柱部31a和一錐部31b。各錐度31b配置在活塞柱身34和相應(yīng)的圓柱部31a之間。各錐部31b和相應(yīng)氣缸孔21之間的距離朝柱身方向增加。圓柱部31a的半徑和錐部31b的最小半徑之差至多為100微米(該差距是以跨大的方式圖示的)。圓柱部31a上的涂層35經(jīng)過研磨。圓柱部31a的軸向長(zhǎng)度基本上等于錐部31b的軸向長(zhǎng)度。
大量的氟樹脂36附著在圓柱部31a和錐部31b之間的邊界表面附近和錐部31b內(nèi)。處在該邊界內(nèi)，即圖7中的合圍部?jī)?nèi)的氟樹脂能使活塞22在相關(guān)氣缸孔21內(nèi)光滑地滑動(dòng)。
圖6和7的實(shí)施例具有下列優(yōu)點(diǎn)
附著在圓柱部31a和錐部31b之間的邊界區(qū)內(nèi)的氟樹脂能使活塞22在氣缸孔21內(nèi)光滑地滑動(dòng)。因此，像圖1至5的實(shí)施例一樣，壓縮機(jī)能有效地作業(yè)。
當(dāng)活塞22在相關(guān)氣缸孔21往復(fù)移動(dòng)時(shí)，錐部31b能使?jié)櫥瑒┳羁斓剡M(jìn)入圓柱部31a和氣缸孔21之間。因此，活塞22光滑地往復(fù)移動(dòng)，并有高的抗磨性能。
熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明可以許多其它特定方式來實(shí)施，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。尤其是，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以下列方式來實(shí)施。
涂料C的粘度可以改變。若涂料C的粘度處在5000和150000CP之間，則當(dāng)涂到活塞22上時(shí)，涂料C并不滴落。更好的是該粘度處在15000至50000CP之間。
可將一種添加劑加到涂料中。例如，固體潤(rùn)滑劑，其硬度大致和氣缸孔21的壁的硬度相等，可以到涂料C內(nèi)。被添加的潤(rùn)滑劑阻止了涂層35的磨損，并能使活塞22在氣缸孔21內(nèi)光滑地往復(fù)移動(dòng)。固體潤(rùn)滑劑的平均顆粒尺寸最好等于或小于10微米，在1至5微米之間更好。固體潤(rùn)滑劑的硬度最好處在2.5和4.5莫氏硬度之間，4.0莫氏硬度更好。氟化鈣具有這些性質(zhì)。
可不用圖3的裝置51來涂敷涂料C。例如，可用滬網(wǎng)涂敷法將涂料C涂敷到活塞22上。在該瀘網(wǎng)涂敷法中，一橡皮滾子將涂料壓靠到一瀘網(wǎng)上。當(dāng)物質(zhì)C涂到活塞22上后，最好使瀘網(wǎng)和橡皮滾子很快跟活塞22分離。
與圖示的實(shí)施例不同，當(dāng)完成涂料C的涂敷時(shí)，傳輸滾柱55可移離活塞22。
本發(fā)明可通過制造單頭活塞來實(shí)施。
因此，認(rèn)為本實(shí)例和實(shí)施例是說明性的而非限制性的，本發(fā)明并不限于本文所提供的細(xì)節(jié)，而可在所附權(quán)利要求書的范圍及等同物內(nèi)作出修改。
權(quán)利要求
1.一種在壓縮機(jī)氣缸孔(21)內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞(22)，其中活塞有一個(gè)跟氣缸孔(21)的壁接觸的頭部(31)，在頭部的外表面上形成一涂層(35)，該涂層(35)包括氟樹脂(36)和粘結(jié)劑(37)，其特征在于涂層(35)的表面有一較高濃度的氟樹脂(36)，以減少在活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力。
2.按權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)活塞，其特征在于活塞頭(31)有一圓柱形區(qū)(31a)和一錐形區(qū)(31b)，涂層(35)復(fù)蓋錐形區(qū)和圓柱形區(qū)，用研磨磨去復(fù)蓋在圓柱形區(qū)的一部分涂層。
3.按權(quán)利要求1或2所述的壓縮機(jī)活塞，其特征在于粘結(jié)劑的重量和氟樹脂的重量比處在0.8至3.0范圍內(nèi)。
4.按權(quán)利要求1或2所述的壓縮機(jī)活塞，其特征在于涂層(35)包括固體潤(rùn)滑劑添加劑，其平均顆粒尺寸等于或小于10微米，其硬度處在2.5至4.5莫氏硬度數(shù)量級(jí)。
5.按權(quán)利要求4所述的壓縮機(jī)活塞，其特征在于添加劑的硬度處于4.0莫氏硬度數(shù)量級(jí)。
6.按權(quán)利要求4所述的壓縮機(jī)活塞，其特征在于該添加劑包括氟化鈣。
7.利用一傳輸件，一種包含氟樹脂(36)和粘結(jié)劑(37)的涂料(C)對(duì)壓縮機(jī)活塞進(jìn)行涂層的方法，將該涂料涂到活塞(22)頭部(31)外表面上，該方法的特征在于當(dāng)將涂料(C)涂到頭部(31)的整個(gè)外周面上時(shí)，使活塞(22)和傳輸件即刻分離。
8.按權(quán)利要求7所述對(duì)壓縮機(jī)活塞進(jìn)行涂層的方法，其特征在于傳輸件包括一傳輸滾柱(55)，其軸線與活塞(22)的軸線平行。
9.按權(quán)利要求7所述對(duì)壓縮機(jī)活塞進(jìn)行涂層的方法，其特征在于傳輸件包括一個(gè)瀘網(wǎng)和一用以將涂料鋪開在瀘網(wǎng)上的橡皮滾子。
10.按權(quán)利要求7至9之一所述的對(duì)壓縮機(jī)活塞進(jìn)行涂層的方法，其特征在于涂料(C)的粘度處在5000至150000厘泊范圍內(nèi)。
11.按權(quán)利要求10所述對(duì)壓縮機(jī)活塞進(jìn)行涂層的方法，其特征在于涂料(C)的粘度處在15000至50000厘泊范圍內(nèi)。
12.按權(quán)利要求7所述對(duì)壓縮機(jī)活塞進(jìn)行涂層的方法，其特征在于涂料(C)的粘度處在40000至50000厘泊范圍內(nèi)。
13.按權(quán)利要求7至9之一所述對(duì)壓縮機(jī)活塞進(jìn)行涂層的方法，其特征在于活塞和傳輸件之一由電磁線圈(57)支承，活塞和傳輸件即時(shí)分離的步驟包括對(duì)電磁線圈的激磁和去磁。
14.按權(quán)利要求7至9之一所述對(duì)壓縮機(jī)活塞進(jìn)行涂層的方法，其特征在于粘結(jié)劑(37)的重量和氟樹脂(36)的重量之比處在0.8至3.0范圍內(nèi)。
15.按權(quán)利要求7至9之一所述對(duì)壓縮機(jī)活塞進(jìn)行涂層的方法，其特征在于包括將固體潤(rùn)滑劑顆粒添加到涂料(C)內(nèi)的步驟，其中顆粒的尺寸等于或小于10微米，顆粒的硬度處在2.5至4.5莫氏硬度的數(shù)量級(jí)。
16.按權(quán)利要求15所述對(duì)壓縮機(jī)活塞進(jìn)行涂層的方法，其特征在于該顆粒的硬度處于4.0莫氏硬度數(shù)量級(jí)。
17.按權(quán)利要求15所述對(duì)壓縮機(jī)活塞進(jìn)行涂層的方法，其特征在于該顆粒包括氟化鈣。
全文摘要
一種在氣缸孔內(nèi)光滑滑動(dòng)的壓縮機(jī)活塞和一種用以制造這種活塞的涂層方法。將涂料(C)涂敷在活塞(22)上以形成一涂層(35)。涂料的主要成分包括氟樹脂(36)和粘結(jié)劑(37)。無須研磨涂層,因此,遷移到涂層表面的氟樹脂不被磨去,這能使活塞抗磨。
文檔編號(hào)F04B27/08GK1258815SQ99124779
公開日2000年7月5日 申請(qǐng)日期1999年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月9日
發(fā)明者加藤崇行, 杉岡隆弘, 福嶋茂男 申請(qǐng)人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)制作所