柔性連桿的制作方法
【專利說(shuō)明】柔性連桿
[0001]與相關(guān)申請(qǐng)的關(guān)系
[0002]本發(fā)明聲索2012年8月10提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/681，711的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及連桿，尤其涉及柔性連桿。
【背景技術(shù)】
[0004]現(xiàn)在，用于各種不同的裝置的活塞和曲柄之間的桿件是剛性的連桿。連桿的剛性可能引起壓縮機(jī)或任何其它往復(fù)式裝置的曲柄軸承和活塞的磨損速率增高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是針對(duì)以往的連桿存在的問題對(duì)以往的連桿構(gòu)造進(jìn)行的一種改進(jìn)。本發(fā)明提出一種可用于發(fā)動(dòng)機(jī)、密閉式壓縮機(jī)、以及需要有活塞和曲柄之間的連接的任何應(yīng)用場(chǎng)合或需要有直線運(yùn)動(dòng)的滑塊和曲柄之間的連接的應(yīng)用場(chǎng)合的柔性連桿。連桿的柔性部分可用一個(gè)或多個(gè)彈簧來(lái)構(gòu)成，但不要求一定如此。一個(gè)或多個(gè)彈簧在用到這種連桿上時(shí)就構(gòu)成可用于連接曲柄和活塞的柔性連桿。這種連桿可以完全或部分地用柔性材料來(lái)成形(例如彈簧、活塞、其它零件、等等)。當(dāng)連桿包括彈簧時(shí)，彈簧的彈性力可以是沿著彈簧的縱向長(zhǎng)度恒定的或可改變的。彈簧的金屬絲直徑可以是沿著彈簧的縱向長(zhǎng)度恒定的或可改變的。彈簧的直徑可以是沿著彈簧的縱向長(zhǎng)度恒定的或可改變的。用于成形彈簧的材料可以是沿著彈簧的縱向長(zhǎng)度完全一致的或可改變的。連桿的柔性部分可包括單個(gè)彈簧或兩個(gè)或更多套裝起來(lái)的彈簧。如果用兩個(gè)或更多套裝起來(lái)的彈簧，那么a)各彈簧的卷繞方向可相同或不同，b)各彈簧的自由長(zhǎng)度可相同或不同，c)各彈簧的金屬絲直徑可相同或不同，d)各彈簧的直徑可相同或不同，e)各彈簧的彈性力可相同或不同，和/或f)用于成形各彈簧的材料可相同或不同。
[0006]本發(fā)明的一個(gè)非限制性目的是，降低壓縮機(jī)或任何直線滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的曲柄軸承和活塞的磨損。本發(fā)明做到這一點(diǎn)的辦法是，通過采用柔性連桿來(lái)降低活塞和連桿內(nèi)的軸向應(yīng)力。柔性連桿是一種能吸收軸向撓變的彈性元件，使這樣的軸向撓變分布于曲柄軸承和活塞表面的更大區(qū)域。而且還可以針對(duì)各種尺度和型式的壓縮機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、裝置或直線滑動(dòng)裝置，構(gòu)造柔性連桿的形狀，讓這種連接引入一個(gè)附加的自由度，這個(gè)自由度可將應(yīng)力分布于軸承和活塞的更大表面。柔性連桿的這樣一種構(gòu)造可降低壓縮機(jī)的曲柄軸承和活塞上的磨損，而延長(zhǎng)曲柄軸承和/或活塞的壽命。
[0007]在本發(fā)明的一個(gè)非限制性方面，提供一種包括活塞、柔性連桿和軸承的連桿構(gòu)造?；钊窃O(shè)計(jì)成在氣缸的活塞腔內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊?、柔性連桿和軸承的尺寸、形狀和材料都是非限制性的。一般，活塞的尺寸和形狀是做成為能夠正確地在氣缸的活塞腔內(nèi)運(yùn)動(dòng)?；钊ㄒ粋€(gè)桿腔，其設(shè)計(jì)成可套接地接納柔性連桿的第一端部。桿腔還包括一個(gè)連接體，其設(shè)計(jì)成可把柔性連桿的第一端部連接于桿腔的內(nèi)部。所用的連接體的型式是非限制性的。在一個(gè)非限制性的結(jié)構(gòu)安排中，這個(gè)連接體是一個(gè)樞轉(zhuǎn)連接件，它使柔性連桿的第一端部能夠隨著活塞在氣缸的活塞腔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)而在桿腔的內(nèi)部樞轉(zhuǎn)。應(yīng)能理解，也可以用其它的連接結(jié)構(gòu)。軸承一般是設(shè)計(jì)成可被連接于曲柄或其它型式的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0008]在本發(fā)明的另一個(gè)非限制性方面，在柔性連桿的第一端連接于活塞內(nèi)的桿腔時(shí)，活塞內(nèi)的桿腔的底開口的截面面積大于柔性連桿的位于或靠近底開口之處的截面面積。柔性連桿的截面面積和活塞內(nèi)的桿腔的底開口的截面面積的這一尺寸差異使柔性連桿的前部能夠隨著活塞在氣缸的活塞腔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)而在活塞內(nèi)的桿腔里運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)非限制性的構(gòu)造中，柔性連桿的在或靠近活塞內(nèi)的桿腔402的開口之處的截面面積對(duì)活塞內(nèi)的桿腔的底開口的截面面積的尺度比約為0.1?0.95:1，典型地約為0.15?0.9:1，更典型地約為
0.2?0.8:1，甚典型地約為0.25?0.5:1。
[0009]在本發(fā)明的再一個(gè)非限制性方面，活塞內(nèi)的桿腔的深度是這樣的，即在柔性連桿的第一端連接于桿腔的內(nèi)部時(shí)，柔性連桿的整個(gè)長(zhǎng)度不能都進(jìn)入桿腔。一般，柔性連桿的縱向長(zhǎng)度對(duì)桿腔的縱向長(zhǎng)度之比至少約為1.1:1，典型地至少約為1.5:1。在一個(gè)非限制性的具體結(jié)構(gòu)安排中，柔性連桿的縱向長(zhǎng)度對(duì)桿腔的縱向長(zhǎng)度之比約為1.2?100:1，典型地是
1.3?50:1。應(yīng)能理解，也可以用其它的長(zhǎng)度比。
[0010]在本發(fā)明的再一個(gè)非限制性方面，柔性連桿呈彈簧的形狀。一般地說(shuō)，柔性連桿長(zhǎng)度的至少約25%是彈簧，典型地，柔性連桿長(zhǎng)度的至少約33%是彈簧，更典型地，柔性連桿長(zhǎng)度的至少約40%是彈簧，甚典型地，柔性連桿長(zhǎng)度的至少約50%是彈簧，更甚典型地，柔性連桿長(zhǎng)度的至少約75%是彈簧，還更甚典型地，柔性連桿長(zhǎng)度的100%是彈簧。
[0011]在本發(fā)明的再一個(gè)非限制性方面，柔性連桿的第二端是通過一種樞轉(zhuǎn)連接連接于軸承，從而使柔性連桿的第二端能夠在活塞在氣缸的活塞腔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)繞軸承樞轉(zhuǎn)。應(yīng)能理解，也可采用其它的連接結(jié)構(gòu)。
[0012]在本發(fā)明的再一個(gè)非限制性方面，柔性連桿包括安裝在柔性連桿的一端或兩端的氣缸連接體。該氣缸連接體有一個(gè)腔室，而該腔室包括一個(gè)設(shè)計(jì)成可接納一個(gè)連接銷軸的圓形截面的區(qū)域。連接銷軸可安裝在軸承和桿腔兩者之一或兩者上。連接銷軸和氣缸連接體的這種連接結(jié)構(gòu)可用于便于構(gòu)成I)柔性連桿的第一端和桿腔之間的樞轉(zhuǎn)連接和/或2)柔性連桿的第二端和軸承之間的樞轉(zhuǎn)連接。應(yīng)能理解，柔性連桿的一端或兩端可以有倒過來(lái)的結(jié)構(gòu)安排(例如柔性連桿的一端或兩端包括連接銷軸，而桿腔和/或軸承包括氣缸連接體)。應(yīng)能理解，可以用其它或可替換的結(jié)構(gòu)安排來(lái)建立柔性連桿與桿腔和/或軸承之間的樞轉(zhuǎn)連接。
[0013]在本發(fā)明的再一個(gè)非限制性方面，軸承包括一個(gè)安裝座，其設(shè)計(jì)成便于把柔性連桿連接于軸承。在一個(gè)非限制性構(gòu)造中，安裝座是設(shè)計(jì)成可插進(jìn)柔性連桿的第二端。在另一個(gè)非限制性構(gòu)造中，安裝座是設(shè)計(jì)成可套接地接納柔性連桿的第二端的一部分。在再一個(gè)非限制性構(gòu)造中，安裝座包括一個(gè)銷軸安裝孔，其設(shè)計(jì)成可接納一個(gè)用于把柔性連桿連接于軸承的連接銷軸，但不要求一定如此。在再一個(gè)非限制性構(gòu)造中，在安裝座設(shè)計(jì)成可插進(jìn)柔性連桿的第二端時(shí)，柔性連桿的第二端包括一個(gè)設(shè)計(jì)成可接納安裝座的連接腔，并且這個(gè)連接腔的截面面積對(duì)安裝座的截面面積之比約為0.9?2:1，典型地約為0.9?1.5:1，更典型地約為0.9?1.5:1，甚至更典型地約為0.95?1.05:1。在這一結(jié)構(gòu)安排中，安裝座的截面形狀一般與連接腔的截面形狀相同，但不要求一定如此。還是在這一結(jié)構(gòu)安排中，柔性連桿和軸承之間的連接通常不是樞轉(zhuǎn)連接。安裝座是設(shè)計(jì)成能插進(jìn)柔性連桿但不能插進(jìn)其縱向全長(zhǎng)。一般，安裝座是設(shè)計(jì)成可插進(jìn)柔性連桿的縱向全長(zhǎng)的不到90%，典型地，不到柔性連桿的縱向全長(zhǎng)的約75%，更典型地，不到柔性連桿的縱向全長(zhǎng)的約65%，甚典型地，不到柔性連桿的縱向全長(zhǎng)的約50%，更甚典型地，不到柔性連桿的縱向全長(zhǎng)的約40%，還更甚典型地，不到柔性連桿的縱向全長(zhǎng)的約25%，。
[0014]在本發(fā)明的再一個(gè)非限制性方面，桿腔包括一個(gè)在其頂部的連接槽座，其設(shè)計(jì)成包括一個(gè)連接體，而這個(gè)連接體又是設(shè)計(jì)成可接納柔性連桿的可被連接于桿腔的那一部分，但不要求一定如此。連接槽座可包括一個(gè)銷軸安裝孔，其設(shè)計(jì)成可接納一個(gè)用于把柔性連桿連接于桿腔的連接銷軸，但不要求一定如此。
[0015]本發(fā)明的一個(gè)非限制性目的是，提供一種能降低壓縮機(jī)或任何直線滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的曲柄軸承和活塞的磨損的連桿構(gòu)造。
[0016]本發(fā)明的另一個(gè)和/或供選擇的非限制性目的是，提供一種利用柔性連桿來(lái)降低活塞和連桿內(nèi)的軸向應(yīng)力的連桿構(gòu)造。
[0017]本發(fā)明的再一個(gè)和/或供選擇的非限制性目的是，提供一種包括柔性連桿的連桿構(gòu)造，而柔性連桿是一個(gè)能夠吸收軸向撓變的彈性元件，能使軸向撓變分布于曲柄軸承和活塞表面的更大區(qū)域。
[0018]本發(fā)明的再一個(gè)和/或供選擇的非限制性目的是，提供一種包括一個(gè)柔性連桿的連桿構(gòu)造，柔性連桿可構(gòu)造成適合于各種尺度和型式的壓縮機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)或直線滑動(dòng)裝置，因而讓連接引入一個(gè)附加的自由度，這個(gè)自由度可使應(yīng)力分布于軸承和活塞的更大表