專利名稱：壓縮機(jī)的軸封結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓縮機(jī)的軸封結(jié)構(gòu)，在這種壓縮機(jī)中，通過外部驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行壓縮動(dòng)作，通過該軸封裝置對(duì)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行密封，可防止壓縮機(jī)內(nèi)部高壓側(cè)的制冷劑及潤(rùn)滑油等流體向壓縮機(jī)外部低壓側(cè)的泄漏。
背景技術(shù)：
日本特開平6-300142號(hào)公報(bào)揭示了一種諸如組裝在壓縮機(jī)中用于密封旋轉(zhuǎn)軸的軸封裝置。如圖7所示，該軸封裝置具有由橡膠制成的第1唇形密封環(huán)91和相對(duì)于第1唇形密封環(huán)91設(shè)置在壓縮機(jī)外部一側(cè)的由氟化乙烯樹脂制成的第2唇形密封環(huán)92。并且，第1唇形密封環(huán)91及第2唇形密封環(huán)92各自的唇部911、921與旋轉(zhuǎn)軸93的外周面931接觸，從而防止旋轉(zhuǎn)軸93旋轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)時(shí)流體的泄漏。
在這種結(jié)構(gòu)中，第1唇形密封環(huán)91的唇部911設(shè)定成旋轉(zhuǎn)軸93旋轉(zhuǎn)時(shí)使流體朝第2唇形密封環(huán)92一側(cè)泄漏的形式。從該唇部911泄漏的流體(以潤(rùn)滑油為主)潤(rùn)滑唇部911、921，由此，可防止唇部911、921的磨損和劣化以及由高溫發(fā)熱引起的熱劣化，提高唇部911、921的耐久性。
如上文所述，既要防止旋轉(zhuǎn)軸93旋轉(zhuǎn)停止時(shí)的流體泄漏，又要在旋轉(zhuǎn)軸93旋轉(zhuǎn)時(shí)讓流體泄漏，為此，將唇部911相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸93的外周面931的接觸姿勢(shì)設(shè)定或維持為合適的狀態(tài)是很重要的。在上述公報(bào)的軸封裝置中，第2唇形密封環(huán)92相對(duì)于第1唇形密封環(huán)91配置成緊密接觸狀態(tài)，唇部911相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸93的外周面931的接觸姿勢(shì)的維持是靠第2唇形密封環(huán)92的背面支撐實(shí)現(xiàn)的。
但是，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸93旋轉(zhuǎn)、壓縮機(jī)內(nèi)部的壓力變高時(shí)，受該高壓擠壓的第1唇形密封環(huán)91會(huì)以過大的力向旋轉(zhuǎn)軸93推壓唇部921。從而，使唇部921的溫度乃至周圍的溫度上升。結(jié)果，使抗熱性能比氟化乙烯樹脂弱的橡膠制成的唇部911受唇部921帶來的熱影響而熱劣化。
鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種能抑制第1唇形密封環(huán)唇部的劣化而具有優(yōu)良耐久性的壓縮機(jī)的軸封結(jié)構(gòu)。
發(fā)明的公開本發(fā)明的軸封結(jié)構(gòu)這樣構(gòu)成，即在第1唇形密封環(huán)與第2唇形密封環(huán)之間配設(shè)有姿勢(shì)保持部件，借助于該姿勢(shì)保持部件以背面支撐方式支持第1唇形密封環(huán)的唇部相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸外周面的接觸姿勢(shì)。這樣，用專門的姿勢(shì)保持部件來維持第1唇形密封環(huán)唇部的接觸姿勢(shì)。因此可以避免當(dāng)曲柄室內(nèi)為高壓時(shí)第1唇形密封環(huán)以過大壓力把第2唇形密封環(huán)的唇部推壓在旋轉(zhuǎn)軸外周面上的狀況發(fā)生。其結(jié)果，防止了第2唇形密封環(huán)的唇部的過度發(fā)熱，避免了因這種發(fā)熱而使第1唇形密封環(huán)熱劣化。
將第1唇形密封環(huán)的唇部相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸外周面的接觸姿勢(shì)設(shè)定成，在旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)使得流體向第2唇形密封環(huán)一側(cè)泄漏。因此，泄漏的流體能很好地潤(rùn)滑第1唇形密封環(huán)的唇部與第2唇形密封環(huán)的唇部，防止該唇部的磨損劣化及熱劣化。
在所述第1唇形密封環(huán)的唇部頂端部形成有向內(nèi)徑方向突出的做成尖狀的凸條部，第1唇形密封環(huán)的唇部以凸條部的頂端在環(huán)狀區(qū)域內(nèi)與旋轉(zhuǎn)軸的外周面接觸，第1唇形密封環(huán)的唇部相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸外周面的接觸姿勢(shì)設(shè)定成使形成有該凸條部的壓縮機(jī)內(nèi)部一側(cè)的傾斜面相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的外周面的夾角小于同樣形成有凸條部的壓縮機(jī)外部一側(cè)的傾斜面相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的外周面的夾角。因此，旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)停止時(shí)第1唇形密封環(huán)的唇部能充分發(fā)揮密封性能，而在旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)能使更多的流體泄漏。其結(jié)果，通過泄漏的流體保持第1唇形密封環(huán)與第2唇形密封環(huán)的唇部的良好潤(rùn)滑狀態(tài)，有效地防止了該唇部的磨損劣化和熱劣化。
確保在所述姿勢(shì)保持部件與第2唇形密封環(huán)的唇部之間有空間。因此，在曲柄室內(nèi)為高壓時(shí)，作用在第1唇形密封環(huán)上的載荷由姿勢(shì)保持部件承受，而不會(huì)傳遞給第2唇形密封環(huán)的唇部。其結(jié)果，可抑制第2唇形密封環(huán)唇部的發(fā)熱。
在所述第2唇形密封環(huán)的唇部與旋轉(zhuǎn)軸的外周面之間的接觸區(qū)域中，構(gòu)成有隨旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)而動(dòng)作的泵送結(jié)構(gòu)，借助于該泵送結(jié)構(gòu)，將第2唇形密封環(huán)的唇部與旋轉(zhuǎn)軸的外周面的接觸區(qū)域中存在的流體送往壓縮機(jī)內(nèi)部一側(cè)。因此，提高了第2唇形密封環(huán)唇部的密封性。其結(jié)果，即使如上文所述做成當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)使流體從第1唇形密封環(huán)的唇部泄漏的結(jié)構(gòu)，也不會(huì)使軸封裝置整體的密封性能降低。
所述泵送結(jié)構(gòu)具有在第2唇形密封環(huán)的唇部或旋轉(zhuǎn)軸的外周面的至少一方上刻設(shè)的泵槽，泵槽只在第2唇形密封環(huán)的唇部與旋轉(zhuǎn)軸的外周面的接觸區(qū)域中的壓縮機(jī)內(nèi)部一側(cè)區(qū)域上形成，而不在壓縮機(jī)外部一側(cè)區(qū)域上形成。也就是說，泵槽不通向壓縮機(jī)的外部一側(cè)。因此，例如可防止當(dāng)轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)停止時(shí)殘留在泵槽內(nèi)的流體向壓縮機(jī)外部一側(cè)的泄漏。其結(jié)果，可以提高旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)停止時(shí)軸封結(jié)構(gòu)的密封性能。
所述泵槽做成以第2唇形密封環(huán)的軸線為中心的螺旋狀。因此泵槽在旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)作用下能在該泵槽與旋轉(zhuǎn)軸的外周面之間發(fā)揮螺旋泵的作用。
所述壓縮機(jī)其壓縮機(jī)的內(nèi)部一側(cè)劃分形成曲柄室與缸筒，容納在曲柄室中的凸輪盤能隨旋轉(zhuǎn)軸一體轉(zhuǎn)動(dòng)并可傾斜運(yùn)動(dòng)地嵌插著，在缸筒內(nèi)可往復(fù)運(yùn)動(dòng)地容納有活塞，借助于改變曲柄室內(nèi)的壓力來改變曲柄室內(nèi)的壓力與缸筒內(nèi)的壓力通過活塞形成的壓差，使凸輪盤的傾角相應(yīng)于該壓差發(fā)生變化，從而對(duì)排出容量進(jìn)行控制。因此，要將排出容量控制得比較小，則曲柄室內(nèi)的壓力將較高。這樣，在條件要求嚴(yán)格的壓縮機(jī)中采用上述結(jié)構(gòu)的軸封結(jié)構(gòu)，可特別有效地發(fā)揮其效果。
所述壓縮機(jī)具有與凸輪盤的最小傾角聯(lián)動(dòng)以阻止外部制冷劑回路上的制冷劑循環(huán)的制冷劑循環(huán)阻止手段，并且當(dāng)外部驅(qū)動(dòng)源動(dòng)作時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸始終旋轉(zhuǎn)。因此，在不需要冷氣時(shí)或外部制冷劑回路的蒸發(fā)器中要產(chǎn)生霜凍的場(chǎng)合，可使凸輪盤的傾角為最小，由制冷劑循環(huán)阻止手段阻止外部制冷劑回路上的制冷劑的循環(huán)，不讓旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)停止。這樣，在條件要求嚴(yán)格的壓縮機(jī)中采用上述結(jié)構(gòu)的軸封結(jié)構(gòu)，可特別有效地發(fā)揮其效果。
所述壓縮機(jī)在以制冷劑循環(huán)阻止手段阻止外部制冷劑回路上的制冷劑循環(huán)時(shí)，在內(nèi)部形成經(jīng)由排出壓力區(qū)域、曲柄室、吸入壓力區(qū)域及缸筒的流體循環(huán)通路，構(gòu)成該循環(huán)通路以使曲柄室與吸入壓力區(qū)域連通的通路，相對(duì)于曲柄室而在第1唇形密封環(huán)附近開口。因此，第1唇形密封環(huán)的唇部在條件要求嚴(yán)格的最小傾角運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能使曲柄室中的第1唇形密封環(huán)附近的流體流量增多。其結(jié)果，能讓第1唇形密封環(huán)及第2唇形密封環(huán)的唇部潤(rùn)滑所需量的流體持續(xù)泄漏，確保該唇部得到潤(rùn)滑。
圖面的簡(jiǎn)單說明

圖1是采用本發(fā)明第1實(shí)施例的軸封裝置的無離合器型可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的縱截面圖。
圖2是圖1所示軸封裝置附近的放大圖。
圖3是從壓縮機(jī)外部一側(cè)觀察的插入旋轉(zhuǎn)軸之前第2唇形密封環(huán)的俯視圖。
圖4A是圖2中凸條部的放大圖。
圖4B是比較例的軸封裝置中凸條部的放大剖視圖。
圖4C是另一比較例的軸封裝置中凸條部的放大剖視圖。
圖5是將本實(shí)施例軸封裝置的效果與特開平6-300142號(hào)公報(bào)的軸封裝置進(jìn)行比較的曲線圖，以縱軸表示第1唇形密封環(huán)唇部的溫度、橫軸表示旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。
圖6是本發(fā)明第2實(shí)施例的軸封裝置的放大剖視圖。
圖7是特開平6-300142號(hào)公報(bào)的軸封裝置的放大剖視圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形式第1實(shí)施例下文根據(jù)圖1～圖5詳細(xì)敘述本發(fā)明的第1實(shí)施例。
如圖1所示，前殼體11與缸體12的前端接合。后殼體13通過閥組件14與缸體12的后端固定地連接。曲柄室15由前殼體11和缸體12包圍并劃分而形成。旋轉(zhuǎn)軸16穿過曲柄室15架設(shè)并可旋轉(zhuǎn)地支撐在前殼體11和后殼體12之間。旋轉(zhuǎn)軸16的一端穿過前殼體11的前端壁向外部伸出。
在前殼體11的前壁面上突設(shè)有凸起部45，旋轉(zhuǎn)軸16的伸出端被包圍在該凸起部45中。皮帶輪17通過向心止推滾珠軸承18可旋轉(zhuǎn)地支撐在凸起部45的外周面上。皮帶輪17與旋轉(zhuǎn)軸16的伸出前殼體11的端部連接，其外周上卷掛有皮帶19，并通過該皮帶19與作為外部驅(qū)動(dòng)源的車輛發(fā)動(dòng)機(jī)20直接連接，中間沒有經(jīng)過價(jià)高、笨重且在開或關(guān)時(shí)產(chǎn)生電沖擊的電磁離合器等離合機(jī)構(gòu)。因此，旋轉(zhuǎn)軸16在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)20工作時(shí)始終受驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
軸封裝置21設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸16伸出端部的外周面161與凸起部45的內(nèi)周面451之間，并對(duì)旋轉(zhuǎn)軸16進(jìn)行密封。該軸封裝置21的結(jié)構(gòu)在下文敘述。
旋轉(zhuǎn)支撐體22固定在曲柄室15內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸16上。作為凸輪盤的斜盤23，以可相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸16沿其軸線L方向滑動(dòng)并傾斜運(yùn)動(dòng)的方式支撐在旋轉(zhuǎn)軸16上。鉸接機(jī)構(gòu)24設(shè)置在旋轉(zhuǎn)支撐體22與斜盤23之間。斜盤23通過鉸接機(jī)構(gòu)24可沿旋轉(zhuǎn)軸16的軸線L方向傾斜運(yùn)動(dòng)并可與旋轉(zhuǎn)軸16一體旋轉(zhuǎn)。當(dāng)斜盤23的半徑中心向缸體12一側(cè)移動(dòng)時(shí)，斜盤23的傾角減少。26位于22與23之間。傾角減少?gòu)椈?6向傾角減少方向?qū)π北P23施力。傾角限制凸部221在旋轉(zhuǎn)支撐體22的后面形成，與最大傾角時(shí)的斜盤23接觸，限制了其最大傾角。
容納孔121貫穿缸體12的中心部位而設(shè)置。構(gòu)成制冷劑阻止手段的阻斷體28為筒狀，可滑動(dòng)地安裝在容納孔121內(nèi)。吸入通路開放彈簧29置于容納孔121的端面與阻斷體28之間，向阻斷體28施力使其趨向斜盤23一側(cè)。
前述旋轉(zhuǎn)軸16的后端部插入該阻斷體28的內(nèi)部。徑向軸承30置于旋轉(zhuǎn)軸16的后端部與阻斷體28的內(nèi)周面之間，并可與阻斷體28一體相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸16的軸線L方向滑動(dòng)。
吸入通路131在后殼體13及閥組件14的中心部位形成。吸入通路131與容納孔121連通，并在閥組件14的前表面上所構(gòu)成的開口周圍形成定位面141。阻斷面281在阻斷體28的前端面形成，并通過阻斷體28的移動(dòng)而與定位面141接觸或分離。通過阻斷面281與定位面141的接觸，借助于兩者間的密封作用將吸入通路131與容納孔121的內(nèi)部空間的連通隔斷。
推力軸承35置于斜盤23與阻斷體28之間，被支撐成可在旋轉(zhuǎn)軸16上滑動(dòng)。推力軸承35由吸入通路開放彈簧29施力，將其始終夾持在斜盤23與阻斷體28之間。
隨著斜盤23向阻斷體28一側(cè)的傾斜運(yùn)動(dòng)，斜盤23的傾斜運(yùn)動(dòng)通過推力軸承35傳遞給阻斷體28。由此，阻斷體28克服吸入通路開放彈簧29的作用力向定位面141一側(cè)移動(dòng)，阻斷體28以阻斷面281與定位面141接觸。在阻斷面281與定位面141接觸的狀態(tài)下，限制了斜盤23進(jìn)一步作傾斜運(yùn)動(dòng)，處在該限制狀態(tài)下的斜盤23處于稍大于0°的最小傾角位置。
缸筒122貫穿缸體12而形成，單頭活塞36容納在缸筒122內(nèi)。活塞36通過滑靴37卡止在斜盤23的外周部上，通過斜盤23的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使活塞在缸筒122內(nèi)作前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
作為吸入壓力區(qū)域的吸入室38及作為排出壓力區(qū)域的排出壓力室39在后殼體13上分別隔開而形成。吸入口142、用于開閉吸入口142的吸入閥143、排出口144以及用于開閉排出口144的排出閥145分別在閥組件14上形成。并且，吸入室38的制冷劑氣體在活塞36往復(fù)運(yùn)動(dòng)的作用下通過吸入口142及吸入閥143吸入缸筒122中。吸入缸筒122中的制冷劑氣體在活塞36往復(fù)運(yùn)動(dòng)的作用下，一直壓縮到預(yù)定的壓力，再經(jīng)過排出口144及排出閥145排到排出室39。
吸入室38通過通口146與容納孔121連通。當(dāng)阻斷體28以其阻斷面281與定位面141接觸時(shí)，將通口146與吸入通路131隔斷。通路46在旋轉(zhuǎn)軸16的軸心形成，入口461開口于軸封裝置21附近的曲柄室15中，同時(shí)，出口462開口于作為吸入壓力區(qū)域的阻斷體28的內(nèi)部空間中。泄壓通口282穿設(shè)于阻斷體28的周面上，通過泄壓通口282將阻斷體28的內(nèi)部空間與容納孔121的內(nèi)部空間連通。
供給通路48將排出室39與曲柄室15連接起來，在供給通路48中設(shè)有容量控制閥49。
以上結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)，通過外部制冷劑回路76將吸入通路131與排出法蘭75相連接，吸入通路131構(gòu)成把制冷劑氣體導(dǎo)入吸入室38的通路，排出法蘭75用于排出來自排出室39的制冷劑氣體。冷凝器77、膨脹閥78及蒸發(fā)器79配設(shè)在外部制冷劑回路76上。
在蒸發(fā)器79的近旁設(shè)置有溫度傳感器80。溫度傳感器80檢測(cè)蒸發(fā)器79的溫度，并將該檢測(cè)溫度信息輸出給控制計(jì)算機(jī)81。容量控制閥49的螺線管491的勵(lì)磁或失磁由控制計(jì)算機(jī)81根據(jù)來自溫度傳感器80的檢測(cè)溫度信息進(jìn)行控制。在空氣調(diào)節(jié)開關(guān)82處于ON的狀態(tài)下，當(dāng)檢測(cè)溫度變?yōu)樵O(shè)定溫度以下時(shí)，控制計(jì)算機(jī)81發(fā)出使容量控制閥49的螺線管491失磁的指令。該設(shè)定溫度以下的溫度反映了蒸發(fā)器79中即將產(chǎn)生霜凍的狀況。此外，控制計(jì)算機(jī)81通過空氣調(diào)節(jié)開關(guān)82的OFF狀態(tài)使螺線管491失磁。
螺線管491失磁時(shí)供給通路48打開，排出室39與曲柄室15連通。因此，排出室39的高壓制冷劑氣體通過供給通路48供給曲柄室15，使曲柄室15的壓力升高。隨著曲柄室15的壓力升高，斜盤23向最小傾角方向移動(dòng)。
阻斷體28的阻斷面281與定位面141接觸時(shí)，吸入通路131中的通流載面積為零，阻止了從外部制冷劑回路76向吸入室38的制冷劑氣體的流入。
由于斜盤23的最小傾角不為0°，因此，即使斜盤23為最小傾角狀態(tài)，也可以從缸筒122向排出室39進(jìn)行排出。吸入室38的制冷劑氣體被吸入缸筒122，并向排出室39排出。即是說，在斜盤23為最小傾角的狀態(tài)下，在壓縮機(jī)內(nèi)部形成有經(jīng)過排出室39、供給通路48、曲柄室15、通路46、泄壓通口282、吸入室38及缸筒122的循環(huán)通路。與制冷劑氣體一起流動(dòng)的流體(以潤(rùn)滑油為主)經(jīng)過該循環(huán)通路潤(rùn)滑壓縮機(jī)的內(nèi)部。在排出室39、曲柄室15及吸入室38之間產(chǎn)生壓力差。該壓力差與泄壓通口282中的通路斷面面積能穩(wěn)定地保持斜盤23為最小傾角。
通過螺線管491的勵(lì)磁，使供給通路48關(guān)閉，曲柄室15的壓力隨著經(jīng)過通路46及泄壓通口282的泄壓而慢慢地降低。這種減壓使斜盤23的傾角從最小傾角移向最大傾角。
下文敘述上述軸封裝置21。
如圖2所示，具有大口徑圓筒部511及小口徑圓筒部512的套51插入在凸起部45內(nèi)。通過套51的小口徑圓筒部512的前端與凸起部45內(nèi)最里邊位置所形成的臺(tái)階壁面452的接觸，限制了套51向曲柄室15方向的移動(dòng)。通過套51的大口徑圓筒部511的前端與嵌入凸起部45內(nèi)周面451中的彈性止擋環(huán)52的接觸，限制了套51向壓縮機(jī)外部方向的移動(dòng)。O型環(huán)53嵌在小口徑圓筒部512外部，并與凸起部45的內(nèi)周面451接觸。
第1唇形密封環(huán)54由丙烯腈-丁二烯橡膠等合成橡膠制成，并由第1保持架55保持。第2唇形密封環(huán)56由PTFE(聚四氟乙烯)等氟化乙烯樹脂制成，相對(duì)于第1唇形密封環(huán)54而配置在壓縮機(jī)外部一側(cè)。作為姿勢(shì)保持部件的姿勢(shì)保持環(huán)61安裝在第1唇形密封環(huán)54與第2唇形密封環(huán)56之間。第2保持架58相對(duì)于第2唇形密封環(huán)56配置在壓縮機(jī)外部一側(cè)。各部件54～56、58、61容納在套51內(nèi)。在套51中，第1保持架55與連接大口徑圓筒部511和小口徑圓筒部512的臺(tái)階壁面513接觸，第2保持架58與彎曲到內(nèi)徑側(cè)的大口徑圓筒部511的開口緣部514接觸。因此，第1唇形密封環(huán)54、第2唇形密封環(huán)56及姿勢(shì)保持環(huán)61被夾持地保持在第1保持架55和第2保持架58之間。
上述第1唇形密封環(huán)54包括與大口徑圓筒部511的內(nèi)周面接觸的外周密封部541和與旋轉(zhuǎn)軸16的外周面161接觸的唇部542。唇部542經(jīng)過套51的內(nèi)部空間向曲柄室15方向延伸，同時(shí)，其頂端部分朝內(nèi)徑方向向下傾斜。做成尖狀的凸條部59在唇部542的頂端部?jī)?nèi)周側(cè)形成，以其頂端593在環(huán)狀區(qū)域與旋轉(zhuǎn)軸16的外周面161接觸。
圖4A是圖2中凸條部59附近的放大圖。如圖4A所示，形成凸條部59的曲柄室15一側(cè)的傾斜面591相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸16的外周面161以既定的角度θ1傾斜。同樣，構(gòu)成凸條部59的壓縮機(jī)外部一側(cè)的傾斜面592相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸16的外周面161以既定的角度θ2傾斜。并且，唇部542相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸16的接觸姿勢(shì)設(shè)定成在傾斜面591與外周面161的夾角為θ1、傾斜面592與外周面161的夾角為θ2時(shí)，滿足θ1＜θ2的關(guān)系。因此，第1唇形密封環(huán)54的唇部542在旋轉(zhuǎn)軸16停止旋轉(zhuǎn)時(shí)能充分發(fā)揮密封性能，而當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸16旋轉(zhuǎn)時(shí)，具有流體從曲柄室15一側(cè)朝第2唇形密封環(huán)56一側(cè)的泄漏增大傾向。
這里，圖4B示出了唇部542相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸16的的接觸姿勢(shì)設(shè)定成滿足θ1=θ2的關(guān)系的比較例，圖4C示出了唇部542相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸16的的接觸姿勢(shì)設(shè)定成滿足θ1＞θ2的關(guān)系的比較例。這些比較例與本實(shí)施例不同，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸16旋轉(zhuǎn)時(shí)，沒有顯示出使流體從曲柄室15一側(cè)朝第2唇形密封環(huán)56一側(cè)的泄漏增大的趨勢(shì)。
在此，試比較本實(shí)施例與比較例的不同點(diǎn)，則如圖4A、4B及4C所示，與旋轉(zhuǎn)軸16的外周面161彈性接觸的凸條部59，呈在頂端593附近被壓變形的狀態(tài)，以包括頂端593在內(nèi)的一定程度的密封寬度與旋轉(zhuǎn)軸16的外周面161接觸。圖4A、4B及4C所示的雙點(diǎn)劃線表示的是凸條部59相對(duì)于外周面161的接觸壓力的分布。從該分布可以看出，當(dāng)唇部542相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸16的的接觸姿勢(shì)設(shè)定成滿足θ1=θ2的關(guān)系時(shí)，凸條部59以接觸壓力的峰值即頂端593位于密封寬度中間(單點(diǎn)劃線)的方式被壓變形。當(dāng)唇部542相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸16的的接觸姿勢(shì)設(shè)定成滿足θ1＞θ2的關(guān)系時(shí)，凸條部59以頂端593從中間偏移到曲柄室15一側(cè)的方式被壓變形。而如本實(shí)施例當(dāng)上述唇部542相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸16的的接觸姿勢(shì)設(shè)定成滿足θ1＜θ2的關(guān)系時(shí)，凸條部59以頂端593從中間偏移到壓縮機(jī)外部一側(cè)的方式被壓變形。即可以推斷，旋轉(zhuǎn)軸16旋轉(zhuǎn)時(shí)唇部542的密封性能的高低與凸條部59的頂端593附近變形的方式有很大的關(guān)系。
圖3示出了旋轉(zhuǎn)軸16插入之前的第2唇形密封環(huán)56。在這種狀態(tài)下，第2唇形密封環(huán)56呈平板狀。而插入旋轉(zhuǎn)軸16時(shí)，如圖2所示，第2唇形密封環(huán)56的內(nèi)周緣部向曲柄室15一側(cè)彎曲，該彎曲部分構(gòu)成唇部60。唇部60以既定寬度的密封面601在環(huán)狀區(qū)域與旋轉(zhuǎn)軸16的外周面161接觸。唇部60的絕大部分嵌入第1唇形密封環(huán)54的唇部542與旋轉(zhuǎn)軸16的外周面161之間所形成的空間。這樣，第1唇形密封環(huán)54的唇部542與第2唇形密封環(huán)56的唇部60配置成重疊狀態(tài)，使得軸封裝置21在軸線L方向的大小緊湊化。
在唇部60的密封面601上刻設(shè)有以第2唇形密封環(huán)56的軸線(L)為中心的螺旋狀泵槽602。因此，在泵槽602和與泵槽602相對(duì)的旋轉(zhuǎn)軸16的外周面161之間構(gòu)成隨旋轉(zhuǎn)軸16的旋轉(zhuǎn)而動(dòng)作的螺旋泵送結(jié)構(gòu)。而泵槽602只在密封面601上的曲柄室15一側(cè)部位形成，而不在壓縮機(jī)外部一側(cè)部位形成。
上述姿勢(shì)保持環(huán)61其外周部611被夾持在第1唇形密封環(huán)54與第2唇形密封環(huán)56之間。姿勢(shì)保持環(huán)61的內(nèi)周部612成彎曲狀并朝曲柄室15方向延伸，將第1唇形密封環(huán)54的唇部542與第2唇形密封環(huán)56的唇部60隔斷。姿勢(shì)保持部613在內(nèi)周部612的頂端部形成，做成朝內(nèi)徑方向彎曲的曲面狀。姿勢(shì)保持部613與第1唇形密封環(huán)54的唇部542緊密接觸，從壓縮機(jī)外部一側(cè)以背面支撐方式支撐著唇部542。做成曲面狀的姿勢(shì)保持部613與唇部542接觸的部位是柔性的。此外，從圖中還可以看出，在姿勢(shì)保持環(huán)61的內(nèi)周部612與第2唇形密封環(huán)56的唇部60之間確保有空間。
下文說明上述軸封裝置21的作用。
在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)20停止使旋轉(zhuǎn)軸16的旋轉(zhuǎn)停止的狀態(tài)下，第1唇形密封環(huán)54的唇部542依靠自身的彈力與旋轉(zhuǎn)軸16的外周面161接觸。因此，可以防止流體(制冷劑及潤(rùn)滑油)從壓縮機(jī)內(nèi)部的曲柄室15向壓縮機(jī)外部側(cè)的泄漏。
但是，如上文所述，第1唇形密封環(huán)54的唇部542具有當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸16旋轉(zhuǎn)時(shí)使流體向第2唇形密封環(huán)56一側(cè)泄漏的結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)20啟動(dòng)并使旋轉(zhuǎn)軸16旋轉(zhuǎn)時(shí)，曲柄室15內(nèi)的流體從唇部542向第2唇形密封環(huán)56一側(cè)泄漏。但是，從唇部542泄漏的流體由第2唇形密封環(huán)56的唇部60密封，不會(huì)泄漏到壓縮機(jī)外部一側(cè)。這時(shí)，泵槽602在其與相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的外周面161之間起著螺旋泵的作用，把流體積極地送往曲柄室15一側(cè)，這一點(diǎn)也有助于提高唇部60的密封功能。
這樣，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸16旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體從第1唇形密封環(huán)54的唇部542泄漏，從而泄漏的流體(以潤(rùn)滑油為主)能夠潤(rùn)滑第1唇形密封環(huán)54的唇部542及第2唇形密封環(huán)56的唇部60，防止唇部542、60的磨損劣化及受熱劣化。
上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施例具有下述效果(1)當(dāng)壓縮機(jī)在最小傾角下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過將排出室39的高壓制冷劑氣體向曲柄室15的導(dǎo)入，可使曲柄室15的壓力上升到例如7kgf／cm2G的程度。第1唇形密封環(huán)54在該曲柄室15的高壓作用下有產(chǎn)生變形的傾向。但是，第1唇形密封環(huán)54的唇部542由姿勢(shì)保持環(huán)61的姿勢(shì)保持部613以背面支撐方式支撐，阻止了其變形。因此，可避免第1唇形密封環(huán)54以過大的壓力把第2唇形密封環(huán)56的唇部60推壓在旋轉(zhuǎn)軸16的外周面161上的狀況發(fā)生。其結(jié)果，可抑制唇部60的過度發(fā)熱，進(jìn)而防止由比氟化乙烯樹脂抗熱性能弱的合成樹脂制成的唇部542的熱劣化，提高軸封裝置21的耐久性。
(2)唇部542相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸16的接觸姿勢(shì)設(shè)定成當(dāng)傾斜面591與外周面161的夾角為θ1、傾斜面592與外周面161的夾角為θ2時(shí)，滿足θ1＜θ2的關(guān)系。因此，如上文所述，唇部542在旋轉(zhuǎn)軸16的旋轉(zhuǎn)停止時(shí)能充分發(fā)揮密封性能，并且在旋轉(zhuǎn)軸16旋轉(zhuǎn)時(shí)能讓較多的流體泄漏。其結(jié)果，能良好地潤(rùn)滑第1唇形密封環(huán)54的唇部542，如圖5中的“■”所示，在相同條件下，與特開平6-300142號(hào)公報(bào)的軸封裝置(用“●”表示)相比較，可有效地抑制唇部542的發(fā)熱。
(3)由于泵槽602在第2唇形密封環(huán)56的唇部60上形成，泵槽602能夠因旋轉(zhuǎn)軸16的旋轉(zhuǎn)在其與旋轉(zhuǎn)軸16的外周面161之間發(fā)揮螺旋泵作用。因此，提高了第2唇形密封環(huán)56的唇部60的密封性。這樣，可以提高旋轉(zhuǎn)軸16旋轉(zhuǎn)時(shí)的唇部60的密封性，因而即使設(shè)定成流體能從第1唇形密封環(huán)54的唇部542泄漏，也不會(huì)使軸封裝置21整體的密封性能降低。
(4)泵槽602僅在唇部60的密封面601上的曲柄室15一側(cè)形成，而沒有在壓縮機(jī)的外部一側(cè)的部位形成。也就是說，密封面601上形成的泵槽602不通向壓縮機(jī)外部一側(cè)。因此，例如可防止當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸16的旋轉(zhuǎn)停止時(shí)殘留在泵槽602內(nèi)的流體向壓縮機(jī)外部一側(cè)的泄漏。其結(jié)果，可以提高旋轉(zhuǎn)軸16的旋轉(zhuǎn)停止時(shí)軸封結(jié)構(gòu)21的密封性能。
(5)本實(shí)施例的壓縮機(jī)是可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)，通過調(diào)節(jié)曲柄室15內(nèi)的壓力來改變排出容量。因此，如上文所述，在最小傾角運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，曲柄室15內(nèi)的壓力升高。這樣，在條件要求嚴(yán)格的可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)中采用上述結(jié)構(gòu)軸封裝置21，能特別有效地發(fā)揮其效果。
(6)除了上述(5)之外，本實(shí)施例的壓縮機(jī)是無離合器型壓縮機(jī)，車輛發(fā)動(dòng)機(jī)20工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸16始終旋轉(zhuǎn)。也就是說，第1唇形密封環(huán)54的唇部542在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)20工作時(shí)，能始終相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸16的外周面161滑動(dòng)。此外，如上文所述，在以最小排出容量運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，曲柄室15內(nèi)的壓力升高，特別是，在冬季等場(chǎng)合，最小排出容量運(yùn)轉(zhuǎn)所持續(xù)的時(shí)間也許很長(zhǎng)。這樣，在條件要求嚴(yán)格的無離合器型壓縮機(jī)中使用上述結(jié)構(gòu)的軸封結(jié)構(gòu)21，能特別有效地發(fā)揮其效果。
(7)在最小排出容量運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)構(gòu)成流體的內(nèi)部循環(huán)徑路的通路46其入口461開口于軸封裝置21的第1唇形密封環(huán)54的附近。因此，軸封裝置21在嚴(yán)酷環(huán)境條件下的最小傾角運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能使曲柄室15中的第1唇形密封環(huán)54附近的流體流量增多。其結(jié)果，能讓唇部542潤(rùn)滑所需量的流體持續(xù)泄漏，有效地防止唇部542磨損劣化及受熱劣化。
(8)能夠確保在姿勢(shì)保持環(huán)61的內(nèi)周部612和第2唇形密封環(huán)56的唇部60之間有空間。因此，當(dāng)曲柄室15內(nèi)為高壓時(shí)，作用在第1唇形密封環(huán)54上的載荷由姿勢(shì)保持環(huán)61的內(nèi)周部612承受，而不會(huì)傳遞給第2唇形密封環(huán)56的唇部60。其結(jié)果，可進(jìn)一步有效地抑制唇部60的發(fā)熱。
第2實(shí)施例圖6示出了第2實(shí)施例。本實(shí)施例的軸封裝置71除了具有上述第1實(shí)施例的軸封裝置21的主要密封結(jié)構(gòu)之外，與第2唇形密封環(huán)56同樣結(jié)構(gòu)的由氟化乙烯樹脂制成的第3唇形密封環(huán)72相對(duì)于第2唇形密封環(huán)56配置在壓縮機(jī)外部一側(cè)，并以其唇部721與旋轉(zhuǎn)軸16的外周面161接觸。而在唇部721上不形成泵槽602。
下文敘述上述構(gòu)成的實(shí)施例的作用及效果。
(1)由于軸封裝置71具有第3唇形密封環(huán)72。因此，即使第2唇形密封環(huán)56劣化，第3唇形密封環(huán)72的唇部721也能繼之發(fā)揮其密封作用，防止曲柄室15的流體向壓縮機(jī)外部一側(cè)泄漏，結(jié)果，提高了軸封裝置71的耐久性。
(2)第3唇形密封環(huán)72的唇部721能隔斷粉塵等從壓縮機(jī)外部侵入。因此，可防止粉塵等嵌入第2唇形密封環(huán)56的唇部60處，提高第2唇形密封環(huán)56的密封性能。進(jìn)而提高軸封裝置71的密封性能。
在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)還可以有以下實(shí)施方式(1)在上述實(shí)施例中，將唇部542相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸16的接觸姿勢(shì)設(shè)定成圖4B或圖4C的形式。即使這樣設(shè)定的場(chǎng)合，借助于姿勢(shì)保持環(huán)61的背面支撐功能，仍可以避免第1唇形密封環(huán)54把第2唇形密封環(huán)56的唇部60推壓到旋轉(zhuǎn)軸16上的情況發(fā)生，同時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸16旋轉(zhuǎn)時(shí)少量流體仍可以泄漏到第2唇形密封環(huán)56一側(cè)，如圖5中的“▲”所表示的那樣。與特開平6-300142號(hào)公報(bào)的軸封裝置(用“●”表示)相比較，可靠地抑制了第1唇形密封環(huán)54的唇部542的發(fā)熱。
(2)在上述實(shí)施例中，唇部542相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸16的接觸姿勢(shì)也可以設(shè)定成當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸16旋轉(zhuǎn)時(shí)不泄漏流體的形式。
(3)也可以具體化為帶離合器的壓縮機(jī)的軸封結(jié)構(gòu)。
從上述實(shí)施例可以把握的技術(shù)思想是，權(quán)利要求1～10之任一個(gè)所記載的軸封結(jié)構(gòu)，該軸封結(jié)構(gòu)具有相對(duì)于第1唇形密封環(huán)54而配置在壓縮機(jī)外部一側(cè)的、以唇部721與旋轉(zhuǎn)軸16的外周面161接觸的、由氟化乙烯樹脂制成的第3唇形密封環(huán)72。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可提高軸封結(jié)構(gòu)71的耐久性。
權(quán)利要求
1．一種通過外部驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行壓縮動(dòng)作的壓縮機(jī)中的軸封結(jié)構(gòu)，借助于以唇部與旋轉(zhuǎn)軸的外周面接觸的由橡膠制成的第1唇形密封環(huán)以及相對(duì)于該第1唇形密封環(huán)而配置在壓縮機(jī)外部一側(cè)的、以唇部與旋轉(zhuǎn)軸的外周面接觸的、由氟化乙烯樹脂制成的第2唇形密封環(huán)對(duì)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行密封，從而防止流體從壓縮機(jī)內(nèi)部一側(cè)向壓縮機(jī)外部一側(cè)泄漏，其特征是，在所述第1唇形密封環(huán)與第2唇形密封環(huán)之間配設(shè)有姿勢(shì)保持部件，借助于姿勢(shì)保持部件以背面支撐方式支持第1唇形密封環(huán)的唇部相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸外周面的接觸姿勢(shì)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸封結(jié)構(gòu)，其特征是，將第1唇形密封環(huán)的唇部相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸外周面的接觸姿勢(shì)設(shè)定成，在所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)使得流體向第2唇形密封環(huán)一側(cè)泄漏。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸封結(jié)構(gòu)，其特征是，在所述第1唇形密封環(huán)的唇部頂端部形成向內(nèi)徑方向突出的做成尖狀的凸條部，第1唇形密封環(huán)的唇部以凸條部的頂端成環(huán)狀區(qū)域與旋轉(zhuǎn)軸的外周面接觸，第1唇形密封環(huán)的唇部相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸外周面的接觸姿勢(shì)設(shè)定成使形成有該凸條部的壓縮機(jī)內(nèi)部一側(cè)的傾斜面相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的外周面的夾角小于同樣形成有凸條部的壓縮機(jī)外部一側(cè)的傾斜面相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的外周面的夾角。
4．根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一所述的軸封結(jié)構(gòu)，其特征是，確保在所述姿勢(shì)保持部件與第2唇形密封環(huán)的唇部之間有空間。
5．根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一所述的軸封結(jié)構(gòu)，其特征是，在所述第2唇形密封環(huán)的唇部與旋轉(zhuǎn)軸的外周面之間的接觸區(qū)域中，構(gòu)成有隨旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)而動(dòng)作的泵送結(jié)構(gòu)，借助于該泵送結(jié)構(gòu)，將第2唇形密封環(huán)的唇部與旋轉(zhuǎn)軸的外周面的接觸區(qū)域中存在的流體送往壓縮機(jī)內(nèi)部一側(cè)。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸封結(jié)構(gòu)，其特征是，所述泵送結(jié)構(gòu)具有在第2唇形密封環(huán)的唇部或旋轉(zhuǎn)軸的外周面的至少一方上刻設(shè)的泵槽，泵槽只在第2唇形密封環(huán)的唇部與旋轉(zhuǎn)軸的外周面之間的接觸區(qū)域中的壓縮機(jī)內(nèi)部一側(cè)區(qū)域上形成，而不在壓縮機(jī)外部一側(cè)區(qū)域上形成。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸封結(jié)構(gòu)，其特征是，所述泵槽做成以第2唇形密封環(huán)的軸線為中心的螺旋狀。
8．根據(jù)權(quán)利要求1～7中任一所述的軸封結(jié)構(gòu)，其特征是，所述壓縮機(jī)這樣構(gòu)成，其壓縮機(jī)的內(nèi)部一側(cè)劃分形成曲柄室與缸筒，容納在曲柄室中的凸輪盤能隨旋轉(zhuǎn)軸一體轉(zhuǎn)動(dòng)并可傾斜運(yùn)動(dòng)地嵌插著，在缸筒內(nèi)可往復(fù)運(yùn)動(dòng)地容納有活塞，借助于改變曲柄室內(nèi)的壓力來改變曲柄室內(nèi)的壓力與缸筒內(nèi)的壓力之間的通過活塞所形成的壓差，使凸輪盤的傾角相應(yīng)于該壓差發(fā)生變化，從而對(duì)排出容量進(jìn)行控制。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸封結(jié)構(gòu)，其特征是，所述壓縮機(jī)具有與凸輪盤的最小傾角聯(lián)動(dòng)以阻止外部制冷劑回路上的制冷劑循環(huán)的制冷劑循環(huán)阻止手段，并且當(dāng)外部驅(qū)動(dòng)源動(dòng)作時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸始終旋轉(zhuǎn)。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的軸封結(jié)構(gòu)，其特征是，所述壓縮機(jī)用制冷劑循環(huán)阻止手段阻止外部制冷劑回路上的制冷劑循環(huán)時(shí)，在內(nèi)部形成經(jīng)由排出壓力區(qū)域、曲柄室、吸入壓力區(qū)域及缸筒的流體循環(huán)通路，構(gòu)成該循環(huán)通路而使曲柄室與吸入壓力區(qū)域連通的通路，相對(duì)于曲柄室在第1唇形密封環(huán)附近開口。
全文摘要
用于密封旋轉(zhuǎn)軸(16)的軸封裝置(21),具有由合成橡膠制成的第1唇形密封環(huán)(54)和相對(duì)于第1唇形密封環(huán)(54)而配置在壓縮機(jī)外部一側(cè)的由氟化乙烯樹脂制成的第2唇形密封環(huán)(56)。姿勢(shì)保持環(huán)(57)配設(shè)在第1唇形密封環(huán)(54)與第2唇形密封環(huán)(56)之間,以背面支撐方式支撐唇部(542)。因此,即使曲柄室(15)內(nèi)為高壓時(shí),唇部(542)也不會(huì)以過大的壓力把唇部(60)推壓在旋轉(zhuǎn)軸(16)上,可防止唇部(60)的過度發(fā)熱,進(jìn)而避免第1唇形密封環(huán)(54)的受熱劣化。
文檔編號(hào)F16J15/32GK1205064SQ97191252
公開日1999年1月13日 申請(qǐng)日期1997年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月17日
發(fā)明者川口真廣, 久保裕司, 橫野智彥, 三浦慎太郎, 奧野卓也, 德永英二, 森下敦之, 水藤健 申請(qǐng)人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)制作所