專利名稱：用于交替型冷卻壓縮機(jī)的曲軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于具有改進(jìn)的潤(rùn)滑油孔的交替型冷卻壓縮機(jī)的曲軸。
背景技術(shù)：
壓縮具有將預(yù)定流體容積的壓カ增加到用于執(zhí)行制冷循環(huán)所需的壓力的作用。圖I示意性圖示了交替型冷卻壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)組件的主要部件，其中連接桿/曲軸系統(tǒng)用于將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為活塞的交替運(yùn)動(dòng)。

因此，圖I圖示了主軸(或軸本體)I通過(guò)凸緣3與偏心銷2連接。偏心銷2通過(guò)連接桿4與在汽缸體6的汽缸6a內(nèi)運(yùn)動(dòng)的活塞5連接。該組件由電動(dòng)機(jī)7驅(qū)動(dòng)，其中，緊固到軸I或電動(dòng)機(jī)7的轉(zhuǎn)子7a的泵8向該組件供給潤(rùn)滑油9。制冷エ業(yè)與冷卻壓縮機(jī)的性能密切相關(guān)。事實(shí)上，為提高這種性能，已經(jīng)進(jìn)行很多工作和研究，其主要地集中于降低運(yùn)動(dòng)部件的機(jī)械損失，例如壓縮機(jī)徑向軸承上產(chǎn)生的損失。徑向軸承中的機(jī)械損失由部件表面之間的接觸產(chǎn)生以及潤(rùn)滑油的存在引起的粘
性摩擦產(chǎn)生。由軸和軸承的表面接觸產(chǎn)生的損失遵循如下公式Pot = FaX ω XR,此處，F(xiàn)a = μ XN,其中Pot =摩擦產(chǎn)生能力；Fa=摩擦力；ω =相對(duì)角速度；R=軸半徑；μ =動(dòng)摩擦系數(shù)；和N=法向力。粘性摩擦損失(來(lái)自由于軸和軸承之間運(yùn)動(dòng)的潤(rùn)滑油的剪切)遵循下列公式Pot =CteXf (ω) X ( η X ω2 X R3X L)/c其中Pot =摩產(chǎn)生能力；ω=面之間的相對(duì)速度；n =油粘度；R =軸半徑；L =軸承有效寬度；c =表面之間的徑向間隙；和ε =軸/軸承偏心率。為了減少這種機(jī)械損失，現(xiàn)有技術(shù)已知的解決方案包括改變組件的結(jié)構(gòu)以減少摩擦。這種解決方案中，提及了降低軸和偏心銷直徑的可能性。
由于粘性損失的減少與軸半徑的立方成正比，軸承直徑的減小是減小軸承機(jī)械損失最有利的可選方案之一。然而，主軸本體和偏心銷直徑不斷地減小導(dǎo)致在技術(shù)上存在一些困難，例如a)慣性力矩的減小，從而軸的強(qiáng)度降低；b)油離心泵送的能力降低，由于軸直徑的減小，導(dǎo)致油離心作用的最大半徑減??；和c)在軸本體和偏心銷之間的轉(zhuǎn)變區(qū)域中泵送油的能力降低。
為了降低關(guān)于(a)項(xiàng)的困難，例如，可以用具有較高的機(jī)械強(qiáng)度的材料(例如球墨鑄鐵或鋼)制造曲軸。關(guān)于上述(b)項(xiàng)的困難，例如，可以通過(guò)選擇專利US6, 416，296B1中提出的解決方案來(lái)克服該困難。關(guān)于上述(C)項(xiàng)的困難，事實(shí)上其是在降低主軸和偏心銷直徑上的技術(shù)限制，主要是提高偏心銷的偏心率的值時(shí)，因?yàn)榧庸?rùn)滑油孔的可用空間(用于在軸本體和偏心銷之間輸送油)被高度地限制?，F(xiàn)有技術(shù)已知的軸孔通常具有如圖2和3所示的兩種主要的結(jié)構(gòu)。在圖2中，該結(jié)構(gòu)包括始于限定偏心銷2的汽缸的面2a的孔10，其朝主軸I的本體的中心到達(dá)橫向于軸I的幾何軸的孔11。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于油泵送過(guò)程具有限制，因?yàn)闉榱藢⒂蛷闹鬏S本體的潤(rùn)滑通道輸送到偏心銷，需要在與曲軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力相反的方向上對(duì)油施加力以向本體中心流動(dòng)。因此，在所述結(jié)構(gòu)中，輸送到偏心銷的油體積與最大徑向深度“E”(孔11在徑向方向上的深度)成反比，油被施加抵抗離心力的力。關(guān)于圖3描述的結(jié)構(gòu)，偏心銷2的孔終止于與主軸本體I的潤(rùn)滑通道12直接互聯(lián)的位置(限定表面通道的螺旋形通道通常用于從壓縮機(jī)儲(chǔ)存器泵送油的過(guò)程的一部分)。這種結(jié)構(gòu)盡管消除了在與離心力相反的方向泵送油的過(guò)程相關(guān)的所述問(wèn)題，但是當(dāng)軸向軸承為平的時(shí)顯示了更好的性能，所述軸向軸承作為機(jī)械密封，從而避免了當(dāng)軸本體的潤(rùn)滑通道未被徑向止推軸承覆蓋時(shí)油全部從軸排出。也就是說(shuō)，當(dāng)所述軸向軸承阻止或限制由于離心力的作用將要從軸排出的油的泄露時(shí)，這種結(jié)構(gòu)是有效的。盡管存在使用上述解決方案作為基礎(chǔ)以在設(shè)計(jì)中進(jìn)行較小改變的解決方案，但是當(dāng)軸的直徑和偏心銷的直徑的值低于14mm以及偏心率大于8. Omm結(jié)合使用時(shí)，這種孔的幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和它們的加工成本增加。發(fā)明目的因此，本發(fā)明的目的之一是提供一種具有孔的冷卻壓縮機(jī)軸，其在基本上未限制偏心銷的偏心率和最低限度地限制泵送到偏心銷和活塞的油體積的情況下，允許曲軸的尺寸明顯減小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的上述目的通過(guò)用于冷卻壓縮機(jī)的曲軸實(shí)現(xiàn)，其通常包括與偏心銷連接的主軸(或軸本體)并且具有延伸通過(guò)所述偏心銷并延伸通過(guò)主軸的本體的至少一部分的潤(rùn)滑孔，其中，孔的一個(gè)邊緣在偏心銷的圓柱形表面上，孔的中心線被包含在平面B-B內(nèi)，該平面不包括通過(guò)主軸本體的中心線的幾何軸，并且相對(duì)于由主軸本體的中心線和偏心銷的中心線限定的平面P轉(zhuǎn)動(dòng)角度“B”，其結(jié)構(gòu)允許具有對(duì)油的泵送的限制最小并且具有適當(dāng)?shù)谋诤竦目住Ｔ诒景l(fā)明的優(yōu)選方案中，主軸和偏心銷通過(guò)通常限定軸向軸承(并且其還通常包括配重質(zhì)量)的周向凸緣連接。然而，在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，主軸本體直接與偏心銷連接，而不通過(guò)周向凸緣。進(jìn)ー步地，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，孔的另ー邊緣在圓柱形軸本體表面上。然而，在可選實(shí)施例中，孔的另ー邊緣在軸本體內(nèi)，輔助孔使該邊緣連接至圓柱形軸本體表面。在另一可選實(shí)施例中，孔的另ー邊緣完全在圓周軸向座凸緣的表面上或在軸向座和圓柱形軸本體表面中間的區(qū)域上，在所述表面的一部分上形成凹槽。另外,此處介紹任何解決方案還適用于偏心銷布置在雙軸承曲軸的兩軸承之間的
曲軸 回ネ因ο


圖I給出了交替型冷卻壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)組件的主要部件的示意性視圖；圖2圖示了布置偏心銷的傳統(tǒng)壓縮機(jī)曲軸的邊緣的剖面圖；圖3圖示了布置偏心銷的傳統(tǒng)壓縮機(jī)曲軸的另一種邊緣的剖面圖。圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的壓縮機(jī)曲軸的俯視圖；圖5圖示了在圖4中標(biāo)示的壓縮機(jī)主軸的邊緣的剖面圖，其中偏心銷根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例布置在邊緣處；圖6圖示了壓縮機(jī)軸的邊緣的剖面圖，其中偏心銷根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例布置在邊緣處；圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例的壓縮機(jī)曲軸的俯視圖。圖8圖示了在圖7中標(biāo)示的壓縮機(jī)主軸的邊緣的剖面圖，其中偏心銷根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例布置在邊緣處；圖9圖示了顯示測(cè)量軸的漏油(泵送能力)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖，其中，潤(rùn)滑孔24的最大深度相對(duì)于軸本體表面(“E”)變化；圖10圖示了顯示四個(gè)不同偏心銷的偏心率的技術(shù)研究的結(jié)果的曲線圖，其中，孔24相對(duì)于本體軸保持固定。
具體實(shí)施例方式接下來(lái)，將根據(jù)附圖所示的實(shí)施例更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。將分析本發(fā)明的原理可以用于交替型壓縮機(jī)的任何類型、尺寸或結(jié)構(gòu)。圖4和5顯示了本發(fā)明的曲軸的優(yōu)選實(shí)施例，其中，圖4為俯視圖，圖5為布置偏心銷的軸的邊緣部分的局部剖面視圖。如這些圖所示，本發(fā)明的曲軸I包括通過(guò)周向凸緣3與偏心銷2連接的主軸21。然而，應(yīng)該可以看到該凸緣的存在不是必須的，在本發(fā)明其它實(shí)施例中主軸可以與偏心銷直接連接。這些類型的軸的結(jié)構(gòu)已在現(xiàn)有技術(shù)中知曉，其功能也已在先前解釋過(guò)。為了避免關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)中孔的解決方案的問(wèn)題和不利因素，本發(fā)明的曲軸I包括孔24，其邊緣始于(或終止，取決于使用的加工技木)銷2的圓柱形表面2b上，終止于(或始于，取決于使用的加工技術(shù))主 曲軸21的本體的圓柱形表面21a上，如由圖4和5可以看出的。螺旋狀潤(rùn)滑通道(未顯示)設(shè)置在主軸21的圓柱形表面21a上。所述潤(rùn)滑通道已由本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉，因此，此處不具體描述。在圖4和5顯示的優(yōu)選實(shí)施例中，孔24位于平面B-B內(nèi)，該平面不包括通過(guò)主軸21中心線的幾何軸，其由主軸21的中心線和偏心銷2的中心線限定的平面B轉(zhuǎn)動(dòng)角度“B”以使孔24的內(nèi)表面相對(duì)于主軸21的圓柱形表面21a的最大深度‘ ”最小化。因此，通過(guò)使最大深度“E”最小化(或使最小半徑“Rl ”最大化)，使得對(duì)從所述主軸21到偏心銷2的油的流動(dòng)的限制更少。因此，使用本發(fā)明的孔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在孔24的位置處的高度適應(yīng)性，其中，最大徑向深度“E”(數(shù)值低于4. Omm)可以由角度“B”和“D” ( “D”為孔24的起始位置在偏心銷的表面2b上的角度)正確地結(jié)合獲得，當(dāng)尺寸由偏心率“A”給出時(shí)，考慮孔24的直徑“FlP曲軸I的偏心銷2的直徑以及主軸21的直徑。通過(guò)增大最小半徑“R1” (或降低最大徑向深度“E”)至該油流量而獲得的益處可以由附圖看出，其顯示在減少最大徑向深度“ E”和増大油流量之間成反比。為了得到孔24的正確加工，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，鉆具必須關(guān)于偏心銷的中心以角度“D”并在平面B-B內(nèi)引入，孔24相對(duì)于主軸21的中心線以角度“T”傾斜，其中，這種角度(“D”和“T”)由以下因素限定-偏心銷的偏心率“A”；-主軸21和偏心銷2的直徑；和-在偏心銷2和主軸21的表面上的孔的起始部和端部之間的軸向距離(“H”和“C”高度)?？自谄匿N2的圓柱形表面2b上的起始位置可以使用大約45°的角度“I”，其結(jié)合角度“B”可以使所述孔布置在確保良好的壁厚(附圖5中“espl”和“esp2”，大于I. Omm)的區(qū)域中，甚至在使用以下尺寸的軸的情況下-本體和偏心銷的直徑小于14.O毫米；-孔“F”的直徑為2.5毫米或更大；-偏心率為12.00毫米或更大，-限定軸向座的周向凸緣的厚度減小。在分析加工所述孔24需要的制造エ藝時(shí)，考慮到在相同設(shè)備中生產(chǎn)具有不同偏心率的軸，通過(guò)對(duì)預(yù)定范圍的偏心率“A”保持孔24相對(duì)于軸本體21的固定位置可以簡(jiǎn)化這ーエ藝(減少機(jī)器或裝置準(zhǔn)備的時(shí)間)。如圖4所示，通過(guò)保持角度”B”和最小半徑“R0”固定，孔24在偏心銷2b的表面上的由角度“D”限定的起始位置隨著偏心率“A”變化。圖8顯示了不同偏心率(偏心率6、8、10和12毫米)的情況。圖6顯示了本發(fā)明的可選實(shí)施例，其中，孔24不是完全通過(guò)曲軸I的主軸21的孔。在這種意義上講，圖6圖示了對(duì)應(yīng)于圖4給出的實(shí)施例中所示剖面B-B的曲軸剖面圖。此時(shí)，使用輔助孔25，該輔助孔借助于主軸21表面上的螺旋狀通道與孔24互連。所述輔助孔25可以垂直于主軸21的表面，如圖6所示，或可以具有適當(dāng)方向的另一類型。另外，在另一可選實(shí)施例中，如圖7和8所示，孔24可以全部地或部分地與圖3所示的潤(rùn)滑孔的終止端相似地終止在周向凸緣3的軸向表面3a上。因?yàn)樽钚“霃健癛1”大于主軸21本體的半徑“Re”，最大深度“E”變?yōu)?，從而，不再需要確保最小厚度“esp. 2”。對(duì)于孔24部分達(dá)到主軸本體的這種特定結(jié)構(gòu)，所述孔24不再完全地形成在該區(qū)域內(nèi)，然后，其在主軸21的本體的圓柱形表面21a上通過(guò)以形成(半圓柱形)通道，其可以與通常布置在所述軸上的螺旋狀潤(rùn)滑通道直接連接。另外，本發(fā)明不僅僅適用于帶有在主體的邊緣之一處沿軸向布置的軸向偏心銷的曲軸，其還可以用于偏心銷布置在雙軸承曲軸的 兩個(gè)軸承之間的曲軸。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)在壓縮機(jī)曲軸的孔的設(shè)計(jì)方面的高度適應(yīng)性，本發(fā)明允許-增大軸壁的厚度(“esp.I”和“esp. 2”)，因此確保適于油泵送加工的最大徑向深度“E”；和-在軸承負(fù)荷外部的區(qū)域(該區(qū)域在流體動(dòng)力機(jī)制期間在潤(rùn)滑油膜上產(chǎn)生的壓力更聞)中布直孔的起始端和末端；-簡(jiǎn)化加工工藝(減少加工準(zhǔn)備或裝備的時(shí)間)，以此，對(duì)于預(yù)定范圍的偏心率” A”，本體孔24相對(duì)于軸21的固定位置得以保持。事實(shí)上，本發(fā)明提供用于具有非常小的直徑(從而，具有低的粘度損失)甚至具有高偏心率(12.0毫米或更大)的曲軸，由此，保持良好的油泵送能力、機(jī)械強(qiáng)度并便于制造。應(yīng)該理解，基于上述附圖提供的說(shuō)明僅僅涉及本發(fā)明的曲軸的可能的實(shí)施例，其中，本發(fā)明目的的實(shí)際范圍由附加權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種用于交替型壓縮機(jī)的曲軸(I)，所述曲軸包括主軸(21)和潤(rùn)滑孔(24)，所述主軸與偏心銷(2)連接，所述潤(rùn)滑孔延伸通過(guò)所述偏心銷(2)并延伸通過(guò)主軸(21)的本體的至少一部分，其特征在于，所述孔(24)的邊緣中的一個(gè)邊緣在所述偏心銷(2)的圓柱形表面(2b)上，其中，所述孔(24)被包含在平面B-B中，所述平面不包含經(jīng)過(guò)主軸(21)的中心線的幾何軸，并相對(duì)于由主軸(21)的中心線和偏心銷(2)的中心線限定的平面P轉(zhuǎn)動(dòng)角度“B”，確?？?24)的內(nèi)表面相對(duì)于主體(21)的圓柱形表面(21a)的最大徑向深度“E”為4.O毫米。
2.如權(quán)利要求I所述的曲軸(1)，其特征在于，所述曲軸使用最小壁厚(“esp.I”和“esp.2”)為I. OO毫米的孔。
3.如權(quán)利要求I或2所述的曲軸(I)，其特征在于，所述主軸(21)與偏心銷(2)直接連接。
4.如權(quán)利要求I或2所述的曲軸(I)，其特征在于，所述主軸(21)通過(guò)周向凸緣(3)與偏心銷(2)連接。
5.如權(quán)利要求I至4中的任一項(xiàng)所述的曲軸(I)，其特征在于，孔(24)的另一邊緣在主軸(21)的本體的圓柱形表面(21a)上。
6.如權(quán)利要求I至4中的任一項(xiàng)所述的曲軸(I)，其特征在于，孔(24)的另一邊緣在主軸(21)的本體內(nèi)，并且，輔助孔(25)使所述另一邊緣連接至主軸(21)的本體的圓柱形表面(21a) ο
7.如權(quán)利要求4所述的曲軸(I)，其特征在于，孔(24)的另一邊緣全部或部分地終止在周向凸緣(3)的軸向表面(3a)上。
8.一種具有曲軸的交替型壓縮機(jī),所述曲軸包括主軸(21)和潤(rùn)滑孔(24)，所述主軸與偏心銷(2)連接，所述潤(rùn)滑孔延伸通過(guò)所述偏心銷(2)并延伸通過(guò)主軸(21)的本體的至少一部分，其特征在于，所述孔(24)的邊緣中的一個(gè)邊緣在偏心銷(2)的圓柱形表面(2b)上，其中，所述孔(24)被包含在平面B-B中，該平面不包含經(jīng)過(guò)主軸(21)的中心線的幾何軸，并相對(duì)于由主軸(21)的中心線和偏心銷(2)的中心線限定的平面P轉(zhuǎn)動(dòng)角度“B”，確?？?24)的內(nèi)表面相對(duì)于主體(21)的圓柱形表面(21a)的最大徑向深度“E”為4. O毫米。
9.如權(quán)利要求8所述的交替型壓縮機(jī)，其特征在于，其使用最小壁厚(“esp.I”和“esp.2”)為1.00毫米的孔。
10.如權(quán)利要求8或9所述的交替型壓縮機(jī)，其特征在于，所述主軸(21)與偏心銷(2)直接連接。
11.如權(quán)利要求8或9所述的交替型壓縮機(jī)，其特征在于，所述主軸(21)通過(guò)周向凸緣(3)與偏心銷⑵連接。
12.如權(quán)利要求8至11中的任一項(xiàng)所述的交替型壓縮機(jī)，其特征在于，孔(24)的另一邊緣在主軸(21)的本體的圓柱形表面(21a)上。
13.如權(quán)利要求9至11中的任一項(xiàng)所述的交替型壓縮機(jī)，其特征在于，孔(24)的另一邊緣在主軸(21)的本體內(nèi)，并且，輔助孔(25)使所述另一邊緣連接至主軸(21)的本體的圓柱形表面(21a)。
14.如權(quán)利要求11所述的交替型壓縮機(jī)，其特征在于，孔(24)的另一邊緣全部或部分地終止在周向凸緣(3)的軸向表面(3a)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于交替型壓縮機(jī)的曲軸(1)，該曲軸包括通過(guò)周向凸緣(3)與偏心銷(2)連接的主軸(21)，包含延伸通過(guò)所述偏心銷(2)并延伸通過(guò)主軸(21)的本體的至少一部分的潤(rùn)滑孔(24)，所述孔(24)的邊緣中的一個(gè)邊緣在所述偏心銷(2)的圓柱形表面(2a)上。采用這種類型的孔，本發(fā)明允許使用具有非常小的直徑的軸(并且導(dǎo)致具有低的粘度損失)，甚至具有高偏心率，由此，保持良好的油泵送能力和機(jī)械強(qiáng)度。
文檔編號(hào)F04B39/02GK102619730SQ20111046224
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者A·L·曼克, L·卡佩斯特里尼 申請(qǐng)人:惠而浦股份有限公司