專利名稱：有一傳動(dòng)件的活塞式機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的活塞式機(jī)械。
由公開文件DE19749727A1已知一種此類型的活塞式機(jī)械。它包括一個(gè)機(jī)殼，其中按一種環(huán)形的布局繞旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)軸安裝多個(gè)活塞。驅(qū)動(dòng)力從驅(qū)動(dòng)軸經(jīng)傳動(dòng)件傳給環(huán)形的擺盤，再從擺盤傳給可平行于機(jī)器軸移動(dòng)的活塞。其中，擺盤可擺動(dòng)地支承在一個(gè)可直線移動(dòng)地固定在機(jī)器軸上的套筒上。傳動(dòng)件設(shè)計(jì)為相對(duì)其主軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的銷子，此銷子包括球頭、細(xì)長的頸部以及圓柱形的固定部分。它準(zhǔn)確地垂直于擺盤的擺動(dòng)軸線從機(jī)器軸伸出并插入擺盤沿徑向定向的圓柱孔內(nèi)?？蓮臋C(jī)器軸傳給活塞的扭矩主要受傳動(dòng)件穩(wěn)定性的限制。
因此本發(fā)明的目的是提供一種活塞式機(jī)械，它傳遞更大的扭矩和更高的功率。
此目的通過有權(quán)利要求1、4和/或6特征的活塞式機(jī)械達(dá)到。
按本發(fā)明的活塞式機(jī)械的特征在于有一個(gè)用于將力傳給活塞的擺盤，它可繞一橫向于機(jī)器軸定向的鉸鏈軸擺動(dòng)地支承在一滑動(dòng)體上；以及在于有一傳動(dòng)件，它有一個(gè)與擺盤接合的鉸接部分，鉸接部分的質(zhì)量中心和/或空間中心處于一個(gè)主中面之外，主中面垂直于鉸鏈軸并通過機(jī)器軸延伸。上述主中面處于活塞式機(jī)械的壓力側(cè)與抽吸側(cè)之間，其中，活塞在壓力側(cè)實(shí)施壓縮運(yùn)動(dòng)，而活塞在抽吸側(cè)實(shí)施抽吸運(yùn)動(dòng)。為了在活塞壓縮運(yùn)動(dòng)時(shí)減小擺盤上的扭矩負(fù)荷，特別有利的是，令傳動(dòng)件鉸接部分的質(zhì)量中心或空間中心在活塞壓縮機(jī)的壓力側(cè)布置在主中面之外。特別有利的是，按這樣的方式設(shè)置傳動(dòng)件的鉸接部分，即，使工作中作用在擺盤(尤其在其鉸鏈軸上)的扭矩最小。有利的是，近似地以這樣的方式布置鉸接部分的質(zhì)量中心或空間中心，即，它在主中面上的垂直投影得到一個(gè)點(diǎn)，此點(diǎn)離機(jī)器軸旋轉(zhuǎn)軸線的距離等于活塞軸線離機(jī)器軸旋轉(zhuǎn)軸線的距離。
按本發(fā)明的設(shè)計(jì)，鉸接部分的質(zhì)量中心和/或空間中心至少近似處于一個(gè)包含活塞軸線的圓柱面上。由此，鉸接部分的質(zhì)量中心和/或空間中心近似地在此圓柱面上旋轉(zhuǎn)，并因而分別與每根活塞軸線的延長線相交。以此方式，在活塞式機(jī)械內(nèi)部導(dǎo)致一種合理的質(zhì)量分布。
按本發(fā)明的另一項(xiàng)設(shè)計(jì)，鉸接部分與擺盤之間的接觸點(diǎn)至少近似地在包含活塞軸線的圓柱面上。由此，鉸接部分與擺盤之間的接觸點(diǎn)近似地在此圓柱面上旋轉(zhuǎn)，并因而分別與每根活塞軸線的延長線相交。這導(dǎo)致一種有利的傳力布局。
按本發(fā)明的另一項(xiàng)設(shè)計(jì)，傳動(dòng)件軸線與機(jī)器軸的旋轉(zhuǎn)軸線大體成直角相交，這意味著，傳動(dòng)件橫向于機(jī)器軸伸出。由此，對(duì)于可相對(duì)于傳動(dòng)件擺動(dòng)的擺盤，沿機(jī)器軸的兩個(gè)方向得到大的擺動(dòng)范圍。此外，傳動(dòng)件可以非常方便地安裝在機(jī)器軸上。
按本發(fā)明的活塞式機(jī)械的特征還在于，傳動(dòng)件有一個(gè)具有非圓形固定橫截面的固定部分，以及機(jī)器軸有一個(gè)孔用于安裝此具有相應(yīng)橫截面的傳動(dòng)件，其中，非圓形固定橫截面中最長的尺寸處于一個(gè)由機(jī)器軸的旋轉(zhuǎn)軸線與傳動(dòng)件軸線生成的平面內(nèi)。固定橫截面指的是在傳動(dòng)件固定部分的區(qū)域內(nèi)一個(gè)橫向于傳動(dòng)件軸線的截面。由此，沿活塞的運(yùn)動(dòng)方向提供傳動(dòng)件更大的面慣性矩并因而更高的穩(wěn)定性。優(yōu)選地，固定橫截面有圓劇場(chǎng)、橢圓或削平的圓的形狀。
按本發(fā)明的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)件借助壓配合和/或過渡配合固定在機(jī)器軸內(nèi)。在這種情況下，優(yōu)選地，沿固定橫截面最小尺寸的方向采用減小的緊度，而沿固定橫截面最大尺寸的方向采用增大的緊度。
按本發(fā)明的活塞式機(jī)械的特征還在于，傳動(dòng)件有一個(gè)具有一種非圓形頸橫截面的頸部，其中，非圓形頸橫截面的最長尺寸近似沿?cái)[盤運(yùn)動(dòng)的幾何中面的方向延伸。擺盤相對(duì)于傳動(dòng)件可采取第一和第二折返位置(極端位置)，以及，要不然便在兩個(gè)折返位置之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。擺盤在兩個(gè)折返位置之間的中間位置，由所謂的幾何中面確定。傳動(dòng)件的頸部必須留出用于擺盤相對(duì)于傳動(dòng)件擺動(dòng)的空間。與此同時(shí)，傳動(dòng)件應(yīng)當(dāng)有盡可能大的面慣性矩，這可通過盡可能大的橫截面達(dá)到。這兩個(gè)要求按有利的方式通過一種有至少局部非圓形的頸橫截面的頸部加以兼顧。因此，傳動(dòng)件頸可以更好地適應(yīng)于擺盤要求的極端位置。
按本發(fā)明的另一項(xiàng)設(shè)計(jì)，在擺盤內(nèi)設(shè)一個(gè)優(yōu)選地沿徑向定向的安裝座，傳動(dòng)件可轉(zhuǎn)動(dòng)地插入其中，此外，頸橫截面的尺寸與在擺盤折返位置時(shí)由安裝座分別留出的空間相配。傳動(dòng)件頸的結(jié)構(gòu)直接與擺盤安裝座的形狀匹配，其中，非圓形頸橫截面的一半與在擺盤第一折返位置時(shí)安裝座的位置相配，以及非圓形頸橫截面的另一半與在擺盤第二折返位置時(shí)安裝座的位置相配。
按本發(fā)明的另一項(xiàng)設(shè)計(jì)，傳動(dòng)件與機(jī)器軸設(shè)計(jì)為一體。由此導(dǎo)致降低機(jī)器軸的應(yīng)力以及在傳動(dòng)件與機(jī)器軸之間低應(yīng)力和低應(yīng)變地過渡。
由下面的說明和附圖給出其他特征和特征組合。附圖中簡(jiǎn)化表示本發(fā)明的具體實(shí)施例并在下面詳細(xì)說明。其中

圖1通過按本發(fā)明的活塞式機(jī)械的縱剖面；圖2按圖1的活塞式機(jī)械工作原理圖；圖3沿線III-III通過圖1所示活塞式機(jī)械機(jī)器軸的剖面；圖4裝入機(jī)器軸的傳動(dòng)件；圖5沿線V-V通過圖4所示傳動(dòng)件的橫截面；圖6相應(yīng)于按圖5的橫截面的一種經(jīng)修改的橫截面；圖7傳動(dòng)件頭部和頸部與擺盤處于安裝狀態(tài)的詳圖(表示處于兩個(gè)極端位置)；圖8沿線VIII-VIII通過按圖7的傳動(dòng)件頸部的橫截面；以及圖9和10 按本發(fā)明的傳動(dòng)件兩個(gè)透視圖。
圖1表示通過一個(gè)形式上為汽車空調(diào)設(shè)備致冷劑壓縮機(jī)的活塞式機(jī)械1的縱剖面。此活塞式機(jī)械1有多個(gè)裝在機(jī)殼3內(nèi)的活塞4。所有的活塞軸線12離旋轉(zhuǎn)軸線11距離固定，亦即幾何上排列在一個(gè)圍繞機(jī)器軸2的圓柱面上?；钊趫A柱形套筒內(nèi)導(dǎo)引，其中，全部活塞軸線12平行于機(jī)器軸的旋轉(zhuǎn)軸線11定向。通過下面詳細(xì)說明的傳力布局，機(jī)器軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為活塞4的移動(dòng)運(yùn)動(dòng)。圖2表示機(jī)器軸2與活塞4之間傳力的原理簡(jiǎn)圖。
形式上為滑動(dòng)套筒9的滑動(dòng)體在機(jī)器軸上導(dǎo)引。在滑動(dòng)套筒9上還裝一圓環(huán)形擺盤5，其中，擺盤5可與滑動(dòng)套筒9一起平行于旋轉(zhuǎn)軸線11的方向移動(dòng)。在滑動(dòng)套筒9上裝兩個(gè)短銷13，它們確定了一條橫向于機(jī)器軸旋轉(zhuǎn)軸線11定向的鉸鏈軸線8，擺盤5可繞此軸線擺動(dòng)。
在機(jī)器軸2的孔2a中固定一傳動(dòng)件7，在傳動(dòng)件的固定部分7c與孔2a之間優(yōu)選地存在一種壓配合或過渡配合。在一種經(jīng)修改的實(shí)施例中，機(jī)器軸與傳動(dòng)件7設(shè)計(jì)為一體。因?yàn)閭鲃?dòng)件7的彎曲應(yīng)力一直延續(xù)到軸2相關(guān)的孔中，所以在傳動(dòng)件與軸之間壓配合的情況下，在壓配合接縫內(nèi)產(chǎn)生微位移，從而可以提高傳動(dòng)件7抗彎剛度，并因而在傳動(dòng)件與軸由一體組成時(shí)可以減小彎曲。由此也可以實(shí)現(xiàn)低應(yīng)力和低應(yīng)變的過渡。
傳動(dòng)件7大體垂直地從機(jī)器軸伸出，并通過球形的鉸接部分7a插入擺盤沿徑向開口的安裝座14內(nèi)(見圖2和3)。因?yàn)閭鲃?dòng)件7固定在機(jī)器軸上，所以擺盤繞鉸鏈軸線8的擺動(dòng)與滑動(dòng)套筒9的移動(dòng)耦合。在活塞式機(jī)械工作時(shí)，機(jī)器軸2的轉(zhuǎn)動(dòng)通過傳動(dòng)件7傳遞給擺盤(沿箭頭W方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))。
垂直于鉸鏈軸線8定義一個(gè)通過旋轉(zhuǎn)軸線11延伸的主中面10，它將活塞式機(jī)械的抽吸側(cè)S與壓力側(cè)D分開(見圖3)。此主中面10與機(jī)器軸一起旋轉(zhuǎn)。
擺盤5在其圓周上每個(gè)活塞4的區(qū)域內(nèi)被一個(gè)鉸接裝置6圍夾，當(dāng)擺盤實(shí)施其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)W時(shí)，鉸接裝置在擺盤上滑動(dòng)。在擺盤5相對(duì)于機(jī)器軸2有(按圖1至3中表示的)斜度的情況下，擺盤在其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中促使處于壓力側(cè)D的活塞實(shí)施壓縮運(yùn)動(dòng)，以及位于抽吸側(cè)S的活塞實(shí)施抽吸運(yùn)動(dòng)。
有關(guān)活塞式機(jī)械2結(jié)構(gòu)及工作的進(jìn)一步的說明由DE19749727A1得到，特此強(qiáng)調(diào)引用該文件。
在壓力側(cè)D，作用在擺盤上的活塞力比在抽吸側(cè)的大。因此形成一個(gè)繞軸線15的扭矩，軸線15橫向于鉸鏈軸線8通過主中面10延伸。上述扭矩通過銷13傳給滑動(dòng)套筒9，從那里進(jìn)一步傳給機(jī)器軸2。因?yàn)橛纱藢?dǎo)致滑動(dòng)套筒相對(duì)于機(jī)器軸繞軸線15的傾轉(zhuǎn)，所以在滑動(dòng)套筒9與軸2之間產(chǎn)生接觸力，它們對(duì)抗這種傾轉(zhuǎn)。由于通過接觸力引起摩擦，所以這種接觸力阻礙滑動(dòng)套筒9的運(yùn)動(dòng)能力并因而妨礙壓縮機(jī)的行程調(diào)整。若支承擺盤5的鉸接部分7a的質(zhì)量中心和/或空間中心在活塞式機(jī)械的壓力側(cè)D設(shè)在主中面10之外，則這些接觸力特別小。在這種情況下鉸接部分7a處于由活塞力形成的合力附近，所以在滑動(dòng)套筒與機(jī)器軸之間產(chǎn)生較小的扭矩并因而較小的接觸力。
優(yōu)選地，鉸接部分7a的質(zhì)量中心和/或空間中心幾何上大體設(shè)在包含活塞軸線12的圓柱面上。在這種情況下，圍繞鉸接部分7a的安裝座14優(yōu)選地有一條主軸線16，它與主中面10相交一個(gè)在20°與30°之間的角度。優(yōu)選地傳動(dòng)件軸線17與主中面8因而也相交此相應(yīng)的角度。
此外，鉸接部分7a與擺盤5之間的接觸點(diǎn)P優(yōu)選地大體處于包含活塞軸線12的圓柱面上。
必要時(shí)鉸接部分7a與擺盤5之間的接觸點(diǎn)P大體在包含活塞軸線12的圓柱面上，以及鉸接部分7a的質(zhì)量中心和/或空間中心位于此圓柱面之外。
基本上沿活塞軸線12的方向作用在鉸接部分7a上的力，尤其在活塞式機(jī)械的壓力側(cè)D，造成傳動(dòng)件上大的負(fù)荷并因而導(dǎo)致其彈性彎曲。其結(jié)果是使鉸接部分7a從其無載的靜止位置偏轉(zhuǎn)或移動(dòng)。由于鉸接部分7a的移動(dòng)引起缸內(nèi)死區(qū)的增大。在這里彎曲面是一個(gè)由傳動(dòng)件軸線17與機(jī)器軸旋轉(zhuǎn)軸線11生成的平面。為了減少有害的死區(qū)擴(kuò)大，規(guī)定固定部分7c設(shè)計(jì)有一種橫向于傳動(dòng)件軸線17為非圓形的固定橫截面。固定橫截面與沿圖4中線V-V的截面對(duì)應(yīng)并單獨(dú)在圖5中表示。由圖5可以看出，非圓形固定橫截面的最長尺寸沿一條位于由傳動(dòng)件軸線17與旋轉(zhuǎn)軸線11生成的平面內(nèi)的線。對(duì)于在圖4和5中所表示的情況，傳動(dòng)件7垂直于機(jī)器軸2伸出，非圓形固定橫截面的最大尺寸平行于旋轉(zhuǎn)軸線11定向。此非圓形固定橫截面在這里有一種圓劇場(chǎng)的形狀(圖5)。在經(jīng)修改的實(shí)施例中，非圓形的固定部分例如設(shè)計(jì)為削平的圓(見圖6)、橢圓或P2剖面。為了安裝傳動(dòng)件，機(jī)器軸2無論如何有一個(gè)具有相應(yīng)橫截面的孔2a。此孔可以設(shè)計(jì)為盲孔或穿過機(jī)器軸的通孔。在一種經(jīng)修改的實(shí)施例中，機(jī)器軸與傳動(dòng)件材料封閉地互相連接。
在另一個(gè)實(shí)施例中，傳動(dòng)件在固定部分7c的區(qū)域內(nèi)借助壓配合固定在機(jī)器軸內(nèi)，此壓配合在橫向于非圓形固定橫截面的最大尺寸的方向有減小的單位面積壓力，而在沿非圓形橫截面最大尺寸的方向有增大的單位面積壓力。
如已表示的那樣(圖2、3)，傳動(dòng)件7插入擺盤5優(yōu)選地沿徑向的安裝座14內(nèi)。當(dāng)擺盤在其兩個(gè)折返位置或極端位置5′和5″(見圖7和8)之間擺動(dòng)時(shí)，它相對(duì)于傳動(dòng)件7處于不同的定向，換句話說，擺盤5相對(duì)于鉸接部分7a繞所謂的幾何中面18擺動(dòng)，中面18通過鉸鏈軸線8延伸。在折返位置5′，擺盤5正好橫向于機(jī)器軸2定向，對(duì)于橫向伸出的傳動(dòng)件7，擺盤與傳動(dòng)件平行定向。在折返位置5″，擺盤相對(duì)于傳動(dòng)件成最大夾角。在這時(shí)，擺盤的安裝座14總是與傳動(dòng)件7不同定向，并因此要留出不同定向的空間。傳動(dòng)件頸7b的橫截面與處于折返位置5′或5″時(shí)分別為安裝座14留出的空間相匹配，由此造成一種非圓形的尤其局部檸檬狀的橫截面。傳動(dòng)件頸7b非圓形橫截面的最大尺寸，至少近似地在幾何中面18內(nèi)延伸。
傳動(dòng)件7的表面，在頸部7b優(yōu)選地由兩個(gè)總是不完全的圓柱面組成，它們的直徑相同，以及比圓柱形安裝座14的直徑小一定的間隙的量。幾何中面19′和19″一般地與在各折返位置時(shí)安裝座14的中心線16重合，以及優(yōu)選地在鉸接部分7a的質(zhì)量中心或空間中心的區(qū)域內(nèi)相交。以此方式獲得盡可能大的面慣性矩以及使傳動(dòng)件頸7b產(chǎn)生盡可能小的撓度。
因?yàn)楸仨毨@兩條軸線19′和19″進(jìn)行車加工或圓的磨削加工，從加工技術(shù)來看有利的是，將軸線19′定義為傳動(dòng)件軸線17。它可以與傳動(dòng)件7相對(duì)于機(jī)器軸2的定向無關(guān)地設(shè)定。
在一種改型的實(shí)施例中，安裝座14設(shè)計(jì)為向內(nèi)，亦即朝機(jī)器軸方向，錐形擴(kuò)展。在這種情況下傳動(dòng)件頸7b的表面由兩個(gè)不完全的錐面組成。這同樣形成檸檬形橫截面。
圖9和10表示按本發(fā)明的傳動(dòng)件7另一種實(shí)施例，其中尤其出自于簡(jiǎn)化加工的原因，采用一種不連續(xù)的，亦即有棱邊的傳動(dòng)件頸7b表面。
權(quán)利要求
1.活塞式機(jī)械，尤其是汽車空調(diào)設(shè)備用的致冷劑壓縮機(jī)，包括—一機(jī)器軸(2)，—繞機(jī)器軸(2)成環(huán)形地裝在機(jī)殼(3)內(nèi)的多個(gè)活塞(4)，—一由機(jī)器軸(2)驅(qū)動(dòng)的圓環(huán)形擺盤(5)，它—通過一鉸接裝置(6)與活塞接合，其中—擺盤通過一個(gè)用于傳遞驅(qū)動(dòng)力的傳動(dòng)件(7)與機(jī)器軸鉸接，以及—可繞一橫向于機(jī)器軸定向的鉸鏈軸線(8)擺動(dòng)地支承在一滑動(dòng)體(9)上，其特征為—傳動(dòng)件(7)有一鉸接部分(7a)，它的質(zhì)量中心和/或空間中心處于主中面(10)之外，主中面(10)垂直于鉸鏈軸線(8)并通過機(jī)器軸(2)旋轉(zhuǎn)軸線(11)延伸。
2.按照權(quán)利要求1所述的活塞式機(jī)械，其特征為鉸接部分(7a)的質(zhì)量中心和/或空間中心至少近似處于一個(gè)包含活塞軸線(12)的圓柱面上。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的活塞式機(jī)械，其特征為在鉸接部分(7a)與擺盤(5)之間的接觸點(diǎn)至少近似處于此包含活塞軸線(12)的圓柱面上。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的活塞式機(jī)械，其特征為傳動(dòng)件軸線(13)與機(jī)器軸(2)的旋轉(zhuǎn)軸線大體成直角相交。
5.按照權(quán)利要求1前序部分所述，尤其是按照權(quán)利要求1至4之一所述的活塞式機(jī)械，其特征為—傳動(dòng)件(7)有一個(gè)具有一種非圓形固定橫截面的固定部分(7c)，以及—機(jī)器軸(2)有一個(gè)孔(2a)用于安裝此具有相應(yīng)橫截面的傳動(dòng)件，其中，—非圓形固定橫截面中最長的尺寸處于一個(gè)由擺盤的鉸鏈軸線(8)與傳動(dòng)件軸線(13)生成的平面內(nèi)。
6.按照權(quán)利要求5所述的活塞式機(jī)械，其特征為傳動(dòng)件(7)借助壓配合和/或過渡配合固定在機(jī)器軸(2)內(nèi)。
7.按照權(quán)利要求1前序部分所述，尤其是按照權(quán)利要求1至6之一所述的活塞式機(jī)械，其特征為—傳動(dòng)件(7)有一個(gè)具有一種非圓形頸橫截面(7b)的頸部(7b)，其中，—非圓形頸橫截面的最長尺寸近似沿?cái)[盤(5)運(yùn)動(dòng)的幾何中面(18)的方向延伸。
8.按照權(quán)利要求7所述的活塞式機(jī)械，其特征為—在擺盤內(nèi)設(shè)一個(gè)優(yōu)選地沿徑向方向的安裝座(14)，傳動(dòng)件(7)可轉(zhuǎn)動(dòng)地插入其中；以及—頸橫截面(7b)的尺寸與在擺盤(5)折返位置(5′.5″)安裝座(14)分別留出的空間相配。
9.按照權(quán)利要求1前序部分所述，尤其是按照權(quán)利要求1至8之一所述的活塞式機(jī)械，其特征為傳動(dòng)件(7)與機(jī)器軸(2)設(shè)計(jì)為一體。
全文摘要
一種活塞式機(jī)械，包括機(jī)器軸(2)；繞機(jī)器軸(2)成環(huán)形地裝在機(jī)殼(3)內(nèi)的多個(gè)活塞(4)；由機(jī)器軸(2)驅(qū)動(dòng)的圓環(huán)形擺盤(5)，它通過鉸接裝置(6)與活塞接合，其中，擺盤通過一個(gè)用于傳遞驅(qū)動(dòng)力的傳動(dòng)件(7)與機(jī)器軸鉸接，以及可繞一橫向于機(jī)器軸定向的鉸鏈軸線(8)擺動(dòng)地支承在一滑動(dòng)體(9)上。按本發(fā)明建議，傳動(dòng)件(7)有一鉸接部分(7a)，它的質(zhì)量中心和/或空間中心處于主中面(10)之外，主中面(10)垂直于鉸鏈軸線(8)并通過機(jī)器軸(2)旋轉(zhuǎn)軸線(11)延伸。此外建議，傳動(dòng)件(7)有一個(gè)具有一種非圓形固定橫截面的固定部分(7c)。
文檔編號(hào)F04B27/10GK1518637SQ02809899
公開日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2002年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月16日
發(fā)明者羅蘭·愷撒, 彼得·庫恩, 庫恩, 羅蘭 愷撒 申請(qǐng)人:戴姆勒·克萊斯勒股份公司, 奧布斯特工程有限公司, 戴姆勒 克萊斯勒股份公司