專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有偏心齒輪裝置的壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓縮機(jī)，特別是在便攜式/移動(dòng)式裝置內(nèi)供壓縮空氣用 的壓縮機(jī)，它包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)， 一個(gè)活塞式壓氣機(jī)，以及一個(gè)布置在電動(dòng) 機(jī)與活塞式壓氣機(jī)之間的齒輪傳動(dòng)裝置，其中，所述齒輪傳動(dòng)裝置主要包 括一個(gè)帶連桿的曲柄連桿機(jī)構(gòu)用于活塞的平移運(yùn)動(dòng)，以及至少一個(gè)帶有另 一個(gè)傳動(dòng)齒輪的減速箱。本發(fā)明同時(shí)發(fā)布一種帶有根據(jù)本發(fā)明壓縮機(jī)的裝 置。
背景技術(shù)：
己知在加工成型技術(shù)的大型壓力機(jī)，使用一種偏心齒輪裝置作為附加傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。這方面，EP0786 297B1發(fā)布了一種供成型加工機(jī)械使用的傳 動(dòng)裝置，該裝置的一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)過(guò)一個(gè)偏心齒輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和經(jīng)過(guò)一 個(gè)活節(jié)杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與一根平移運(yùn)動(dòng)推桿相連接，并驅(qū)動(dòng)后者運(yùn)動(dòng)。借助 于其軸上的不對(duì)稱(chēng)的齒輪，推桿的行程和速度變化較之昂貴的液壓控制系 統(tǒng)或純杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠更好地配合規(guī)定的工作過(guò)程，如深沖或鍛造。在 此，使用偏心齒輪裝置相對(duì)而言沒(méi)有問(wèn)題，因?yàn)檫@類(lèi)壓力機(jī)的速度相對(duì)較 低，因此，雖然采用相應(yīng)的軸承結(jié)構(gòu)的重量相當(dāng)大，仍然能夠防止所產(chǎn)生 的較大的慣性力的危險(xiǎn)。在另一應(yīng)用場(chǎng)合，DE 197 39 851 Al發(fā)布了一種適合于汽車(chē)使用的刮 水器裝置，該裝置有一個(gè)電動(dòng)機(jī)和一個(gè)與之相連接的偏心齒輪裝置以及用 來(lái)驅(qū)動(dòng)刮水器板的另一活節(jié)杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。偏心齒輪裝置主要用來(lái)產(chǎn)生刮 水器板所需要的按相位各不相同的角速度和角加速度。借此，即使在回轉(zhuǎn) 點(diǎn)上出現(xiàn)重疊的刮水區(qū)域內(nèi)也可以可靠地和不受干擾地驅(qū)動(dòng)和控制刮水 器。但是，刮水器運(yùn)動(dòng)的頻率是在一個(gè)低于大約每分鐘擺動(dòng)兩次的范圍內(nèi)，因此，在所使用的偏心齒輪裝置的旋轉(zhuǎn)速度方面相對(duì)較慢，不會(huì)產(chǎn)生較大 的慣性力，也不會(huì)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。在旋轉(zhuǎn)速比可變的傳動(dòng)裝置中，轉(zhuǎn)速較高是成問(wèn)題的，因?yàn)榧铀俣鹊?以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)零件或被驅(qū)動(dòng)加工機(jī)械速度的峰值和換向，往往加重軸承和 導(dǎo)向器件在成本費(fèi)用上的負(fù)擔(dān)，并因此而降低使用壽命。迄今在壓縮機(jī)的領(lǐng)域內(nèi)還沒(méi)有使用過(guò)這種傳動(dòng)裝置，因?yàn)橐环矫嬖趯?zhuān) 業(yè)界有這樣的印象，即在旋轉(zhuǎn)速比可變的傳動(dòng)裝置中，不可能根本上改進(jìn) 壓縮機(jī)的效率。另一方面，原來(lái)在某些運(yùn)行狀態(tài)下存在的一些弱點(diǎn)與過(guò)大 增加驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)裝置的尺寸兩相比較一般情況下得失相當(dāng)。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的任務(wù)是，擯棄已知的方法，改進(jìn)已知的壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)形 式及其設(shè)計(jì)/功率匹配，以便能夠以盡可能小的驅(qū)動(dòng)裝置最大功率峰值容量 和容易制造的傳動(dòng)裝置，使壓縮機(jī)在整個(gè)高使用壽命范圍內(nèi)達(dá)到盡可能高 的壓縮效率，或者更準(zhǔn)確地說(shuō)，達(dá)到盡可能穩(wěn)定不變的傳動(dòng)力矩/穩(wěn)定不變 的傳動(dòng)效率。上述任務(wù)是通過(guò)本發(fā)明主權(quán)利要求中的逐項(xiàng)特征加以解決的。在從屬 權(quán)利要求中包括另外一些較佳的設(shè)計(jì)方案。本發(fā)明同時(shí)還發(fā)布了一種裝 置，可以用特別優(yōu)異的方法把根據(jù)本發(fā)明的壓縮機(jī)裝入到該裝置中去。為此，壓縮機(jī)包括一個(gè)齒輪傳動(dòng)裝置，該齒輪傳動(dòng)裝置在電動(dòng)機(jī)與曲 柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間至少有另外一個(gè)齒輪傳動(dòng)箱，用以在曲柄上產(chǎn)生一個(gè)在另 一齒輪傳動(dòng)箱旋轉(zhuǎn)過(guò)程中不斷變化的轉(zhuǎn)矩。以往已經(jīng)令人驚異地證明，特別是在移動(dòng)式設(shè)備中的小型高速壓縮機(jī) 很少存在功率問(wèn)題，而往往是有轉(zhuǎn)矩問(wèn)題。在一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期過(guò)程中與高轉(zhuǎn) 速(約30到100轉(zhuǎn)/秒)相關(guān)聯(lián)的交變轉(zhuǎn)矩往往導(dǎo)致所有支承部件發(fā)生共 振或很強(qiáng)的沖擊載荷，并在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中引起明顯的溫升。使用根據(jù) 本發(fā)明的壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)形式可以這樣調(diào)整轉(zhuǎn)矩變化，或者使在相同功率下承 受高負(fù)荷的構(gòu)件在一個(gè)安全的和抗疲勞的強(qiáng)度范圍內(nèi)運(yùn)行，或者用尺寸相 同的構(gòu)件達(dá)到較高的(峰值)效率。一個(gè)較佳設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)在于，經(jīng)過(guò)一個(gè)被設(shè)計(jì)成行星齒輪傳動(dòng)裝置 的偏心齒輪裝置產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變化，所述偏心齒輪裝置由兩個(gè)相互嚙合的偏心 齒輪組成，作為力的方向上的減速箱布置在曲柄連桿機(jī)構(gòu)的前面。用偏心 齒輪裝置除了能實(shí)現(xiàn)曲柄傳動(dòng)、纏繞式傳動(dòng)或摩擦輪傳動(dòng)的所有其它可能 性之外，設(shè)計(jì)成行星齒輪傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)方案在結(jié)構(gòu)尺寸與效率之比方面 所得的結(jié)果在移動(dòng)式設(shè)備上被證明是最好的一種。在這樣的一個(gè)由偏心齒輪裝置構(gòu)成的減速箱內(nèi)，原則上可能產(chǎn)生多種不同的和在一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期過(guò)程中變化的速比，其中完全可以在i-l至i-10的極限范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大速比。這樣，對(duì)于移動(dòng)式小型設(shè)備來(lái)說(shuō)，另一個(gè)較 佳設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)在于，偏心齒輪裝置，就是說(shuō)單是這一減速箱本身在一 個(gè)旋轉(zhuǎn)周期中可產(chǎn)生在i-l至i^2的變速比范圍內(nèi)變化的轉(zhuǎn)矩。因此， 在壓縮過(guò)程中反饋到傳動(dòng)裝置和所有傳動(dòng)部件上的轉(zhuǎn)矩/支承力矩可減少 一半，據(jù)此可在固有的壓縮機(jī)功率與壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸/設(shè)計(jì)之間得出一個(gè)非 常好的折衷方案。另一較佳設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)在于，被設(shè)計(jì)成行星齒輪傳動(dòng)裝置中，另一 齒輪傳動(dòng)箱(10)和齒輪傳動(dòng)裝置的減速箱組合成一個(gè)減速裝置，被設(shè)計(jì)成 --個(gè)由兩個(gè)行星齒輪構(gòu)成的齒輪組。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)可使壓縮機(jī)達(dá)到很小 的結(jié)構(gòu)尺寸和重量。另一較佳設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)在于，速比的最大變化發(fā)生在由活塞式壓氣機(jī)的最大壓縮規(guī)定的下死點(diǎn)(UT)之前5°到100°的范圍內(nèi)，優(yōu)先選擇 在在下死點(diǎn)之前25。到65°的范圍內(nèi)。這種情況下，在活塞式壓氣機(jī)上， 力矩最大值一般取決于在很多情況下給定的曲柄與連桿的杠桿長(zhǎng)度比，而 壓縮最大值則是在下死點(diǎn)上或略在下死點(diǎn)之前達(dá)到。這樣一種根據(jù)本發(fā)明的壓縮機(jī)特別適合于用作一個(gè)裝置中的壓縮氣 源，用來(lái)給氣脹式物體密封和充氣，特別是給汽車(chē)輪胎密封充氣，其中所 述裝置包括一個(gè)向氣脹式物體自動(dòng)充填密封劑的容器， 一個(gè)密封劑和壓縮 氣體的閥門(mén)和配氣組件與一根可連接到壓縮機(jī)的進(jìn)氣管路和一根可連接 到氣脹式物體的排氣管路，閥門(mén)和配氣組件與氣脹式物體之間的通信工 具，需要時(shí)配備的供能源輸入使用的通信工具，以及裝置運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的開(kāi)關(guān)和/或控制與顯示設(shè)備。這種情況下，壓縮機(jī)是用根據(jù)本發(fā)明優(yōu)先選擇的 方式這樣進(jìn)行設(shè)計(jì)的，即活塞式壓氣機(jī)的最大壓縮在下死點(diǎn)(UT)之前產(chǎn)生0.5至10牛頓米的轉(zhuǎn)矩，優(yōu)先選擇在曲柄上產(chǎn)生1至3牛頓米的轉(zhuǎn)矩， 其中，曲柄的長(zhǎng)度或曲柄輪的滾動(dòng)圓直徑為3至20mm，優(yōu)先選擇5至10 mm。使用這樣的一個(gè)移動(dòng)式裝置，特別是當(dāng)它擁有一個(gè)壓縮機(jī)，壓縮機(jī)連 桿的長(zhǎng)度為20至50mm，優(yōu)先選擇35至42 mm，它的連桿的重量為5至 50克，以及曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率f介于20與100/sec之間，優(yōu)先選擇介于40 與50/sec之間時(shí)，用普通12V的電源，可以在壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的溫度變化 正常的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)必需的充氣時(shí)間和容積以及要求的輪胎壓力。另一較佳設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)在于，活塞式壓氣機(jī)將空氣壓縮到2至10 bar 的壓力，優(yōu)先選擇4至7 bar的壓力。用這一設(shè)計(jì)方案可以達(dá)到轎車(chē)(Pkw)、 載貨汽車(chē)(Lkw)、摩托車(chē)和特種汽車(chē)輪胎的各種常用壓力。根據(jù)本發(fā)明的壓縮機(jī)，當(dāng)然也能很好地適用于大多數(shù)其它應(yīng)用場(chǎng)合， 亦即適合于在非移動(dòng)式和固定安裝在車(chē)輛中的壓縮機(jī)使用，例如作為空氣 彈簧系統(tǒng)和油位調(diào)節(jié)裝置的壓力源，或安裝在汽車(chē)中的輪胎壓力調(diào)節(jié)裝 置。壓縮機(jī)在上述領(lǐng)域中使用時(shí)，可產(chǎn)生30bar及以上的壓力。


下面根據(jù)一個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征。附圖中 圖1所示為供移動(dòng)式設(shè)備用來(lái)密封和給氣脹式物體充氣的一個(gè)壓縮機(jī) 的原理示意圖；圖2所示為上述設(shè)備的一個(gè)被設(shè)計(jì)成行星齒輪傳動(dòng)裝置的偏心齒輪傳 動(dòng)裝置原理示意圖；圖3所示為使用圖2之偏心齒輪裝置時(shí)在旋轉(zhuǎn)完整一轉(zhuǎn)過(guò)程中反饋電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩變化曲線。
具體實(shí)施方式
圖1所示為一個(gè)壓縮機(jī)1的原理示意圖，它包括一個(gè)活塞式壓氣機(jī)2和一個(gè)齒輪傳動(dòng)裝置3。齒輪傳動(dòng)裝置3在輸出側(cè)有一個(gè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)4， 所述曲柄連桿機(jī)構(gòu)4由一個(gè)曲柄輪5和一個(gè)作為連接件連接到滑移件7的 連桿6構(gòu)成。在作為驅(qū)動(dòng)裝置使用電動(dòng)機(jī)8與曲柄連桿機(jī)構(gòu)4之間在力的方向上前 后分別布置了一個(gè)減速箱9和一個(gè)偏心齒輪裝置10，所述減速箱9用于降 低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，所述偏心齒輪裝置10在其旋轉(zhuǎn)過(guò)程中使轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生無(wú)級(jí) 變化。圖2用原理示意圖示出了被設(shè)計(jì)成行星齒輪傳動(dòng)裝置的偏心齒輪裝置 10，所述偏心齒輪裝置10主要為兩個(gè)偏心齒輪，亦即被設(shè)計(jì)成在其各自 軸11和12上的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的齒輪13和14。所述兩個(gè)齒輪13和14在節(jié) 點(diǎn)15上相互嚙合。兩個(gè)齒輪當(dāng)然可以根據(jù)其轉(zhuǎn)矩和齒根應(yīng)力選用相應(yīng)的 材料制成，例如選用鋁或纖維增強(qiáng)塑料制成。圖3所示為所使用的偏心齒輪裝置在其轉(zhuǎn)動(dòng)完整的一轉(zhuǎn)過(guò)程中反饋的 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩/支承力矩的轉(zhuǎn)矩曲線16 (用實(shí)線表示的轉(zhuǎn)矩曲線)，也就是轉(zhuǎn) 矩隨曲柄轉(zhuǎn)角(D變化的曲線，為進(jìn)行比較，還示出了僅使用一個(gè)由圓形齒 輪構(gòu)成的常規(guī)減速箱時(shí)相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩曲線17 (虛線/點(diǎn)劃線)。其中，虛線17' 表示當(dāng)壓氣機(jī)的活塞由上死點(diǎn)(OT， 0) = 180° )移動(dòng)到下死點(diǎn)(UT, 0>= 360 ° )的壓縮行程的轉(zhuǎn)矩曲線。點(diǎn)劃線17"表示壓氣機(jī)的活塞由下死點(diǎn)重新 返回到上死點(diǎn)的空行程或吸氣行程的轉(zhuǎn)矩曲線。根據(jù)在所述范圍內(nèi)的曲柄連桿幾何尺寸和杠桿比，轉(zhuǎn)矩最大值出現(xiàn)在 大約0=310°時(shí)，盡管在大約？ = 360° (即接近上死點(diǎn)或在上死點(diǎn)上)時(shí) 才達(dá)到最大壓縮。在這里，根據(jù)轉(zhuǎn)矩曲線16可以清楚地看出，由于使用 了偏心齒輪裝置IO，在大約曲柄轉(zhuǎn)角O- 310°時(shí)反饋的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩降低 了約一半。在0= 10°至(D- 135°范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)矩曲線16微向下凹，說(shuō)明 在空行程過(guò)程中出現(xiàn)反向轉(zhuǎn)矩，這僅是由于在高轉(zhuǎn)速時(shí)的慣性效應(yīng)或氣缸 中的剩余壓力所致，但這樣輕微的下凹是無(wú)害的。部件代號(hào)一覽表 (說(shuō)明書(shū)中的部件)1壓縮機(jī)2 活塞式壓氣機(jī)3齒輪傳動(dòng)裝置4 曲柄連桿機(jī)構(gòu)5曲柄輪6 連桿7滑移件8 電動(dòng)機(jī)9減速箱10偏心齒輪裝置11軸12軸13偏心齒輪 14偏心齒輪 15節(jié)點(diǎn)16使用偏心齒輪裝置的轉(zhuǎn)矩曲線17不使用偏心齒輪裝置的轉(zhuǎn)矩曲線17'不使用偏心齒輪裝置的壓縮行程轉(zhuǎn)矩曲線17"不使用偏心齒輪裝置的空行程轉(zhuǎn)矩曲線
權(quán)利要求
1.壓縮機(jī)，特別是在便攜式/移動(dòng)式裝置中用于壓縮空氣的壓縮機(jī)，它包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)，一個(gè)活塞式壓氣機(jī)，以及一個(gè)布置在電動(dòng)機(jī)與活塞式壓氣機(jī)之間的齒輪傳動(dòng)裝置，其中，所述齒輪傳動(dòng)裝置主要包括一個(gè)帶連桿的曲柄連桿機(jī)構(gòu)用于活塞的平移運(yùn)動(dòng)，以及至少一個(gè)減速箱，而在電動(dòng)機(jī)與曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的齒輪傳動(dòng)裝置還有另外一個(gè)齒輪傳動(dòng)箱(10)，該齒輪傳動(dòng)箱(10)在曲柄(4)上產(chǎn)生在其一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期過(guò)程中不斷變化的轉(zhuǎn)矩(16)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的壓縮機(jī)，其特征在于，另一個(gè)齒輪傳動(dòng)箱(IO) 被設(shè)計(jì)成偏心齒輪裝置和行星齒輪傳動(dòng)裝置，由兩個(gè)相互嚙合的偏心齒輪 (13, 14)組成，作為減速箱在力的方向上布置在曲柄連桿機(jī)構(gòu)的前面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的壓縮機(jī)，其特征在于，被設(shè)計(jì)成行星齒輪傳動(dòng) 裝置的另一個(gè)齒輪傳動(dòng)箱(10)和齒輪傳動(dòng)裝置的減速箱組合成一個(gè)減速裝 置，被設(shè)計(jì)成一個(gè)由兩個(gè)行星齒輪構(gòu)成的齒輪組。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3的壓縮機(jī)，其特征在于，偏心齒輪裝置在一 個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生在1=1至1 = 2的變速比范圍內(nèi)變化的轉(zhuǎn)矩(16)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4的壓縮機(jī)，其特征在于，變速比的最大變化 發(fā)生在由活塞式壓氣機(jī)(2)的最大壓縮規(guī)定的下死點(diǎn)(UT)之前5°至 100°的范圍內(nèi)，優(yōu)先選擇在下死點(diǎn)之前25。至65°的范圍內(nèi)。
6. 用來(lái)密封和給氣脹式物體充氣，特別是用來(lái)密封和給汽車(chē)輪胎充 氣的裝置，其中所述裝置有一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至5的壓縮機(jī)作為壓縮氣 源，所述裝置另外還包括一個(gè)向氣脹式物體自動(dòng)充填密封劑的容器， 一個(gè) 密封劑和壓縮氣體的閥和配氣組件與一根可連接到壓縮機(jī)的進(jìn)氣管路和 一根可連接到氣脹式物體的排氣管路，閥和配氣組件與氣脹式物體之間的 通信工具，需要時(shí)配備的供能源輸入使用的通信工具，以及裝置運(yùn)轉(zhuǎn)所需 要的開(kāi)關(guān)和/或控制與顯示設(shè)備，其特征在于，活塞式壓氣機(jī)的最大壓縮在 下死點(diǎn)(UT)之前產(chǎn)生0.5至10牛頓米的轉(zhuǎn)矩，優(yōu)先選擇在曲柄(曲柄5)上產(chǎn)生1至3牛頓米的轉(zhuǎn)矩，其中，曲柄的長(zhǎng)度或曲柄輪的滾動(dòng)圓直徑為3至20mm， j尤先選擇5至10mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于，連桿的長(zhǎng)度為20至50mm， 優(yōu)先選擇35至42 mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7的裝置，其特征在于，連桿的重量為5至50 克，曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率f介于20與100/sec之間，優(yōu)先選擇介于40與50/sec 之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6至8的裝置，其特征在于，活塞式壓氣機(jī)將空氣 壓縮到2至10 bar的壓力，優(yōu)先選擇4至7 bar的壓力。
全文摘要
壓縮機(jī)，特別是在便攜式/移動(dòng)式裝置中用于壓縮空氣的壓縮機(jī)，它包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)，一個(gè)活塞式壓氣機(jī)，以及一個(gè)布置在電動(dòng)機(jī)與活塞式壓氣機(jī)之間的齒輪傳動(dòng)裝置，其中，所述齒輪傳動(dòng)裝置在電動(dòng)機(jī)與曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間包括至少另外一個(gè)齒輪傳動(dòng)箱，該齒輪傳動(dòng)箱在曲柄上產(chǎn)生在其一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期過(guò)程中不斷變化的轉(zhuǎn)矩。
文檔編號(hào)F16H35/02GK101278123SQ200680023623
公開(kāi)日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月1日
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