CN101791641B - 校准连杆结构的方法及连杆结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种校准包括曲柄孔和连杆孔的连杆结构的方法。为了实现连杆孔和曲柄孔之间的最佳平行度，在连杆的至少一个预定表面区域中产生能量输入，因此局部组织变化在中轴线以外产生，且连杆中产生张力。

Description

校准连杆结构的方法及连杆结构
技术领域
本发明涉及一种校准连杆结构的方法，该连杆结构包括曲柄孔和连杆孔。进一步，本发明涉及这种连杆结构。
背景技术
以下，将基于例如用于家用冰箱和冷柜的制冷剂压缩机描述本发明。这种压缩机应当以基本免维护方式工作且具有良好效率。
这需要压缩机的机械部件之间的摩擦尽可能小。关于此点，摩擦不仅受到滑动和旋转部件的相对运动影响，也受到形状及位置偏差总和所产生的挤压效应(jamming effect)的影响。
当活塞在汽缸中运动时，充分的紧密度要求活塞与汽缸非常精确的配合。进一步，活塞必须尽可能精确地沿汽缸的轴线运动。一旦产生角误差，活塞以不平衡方式在汽缸中运动，因此会增加摩擦和磨损。最后，压缩机中会发生泄漏，这又降低了效率。
产生这种角误差的主要原因在于连杆的两个连杆孔之间的不平行度。利用目前所使用的制造方法，并不能实现相对于20mm的长度的2μm以下的轴平行度。以前，需要进行相对昂贵的后续机械加工，以实现更高的精度。然而，该后续机械加工会改变连杆结构的摩擦学特性，尤其是抗磨性能。
DE 10 2006 028 617 B3披露了一种连杆结构，其具有曲柄孔和连杆孔之间的旋转接头。该旋转接头允许曲柄孔相对于连杆孔的回转运动，因此角误差得到补偿。然而，这种连杆结构的制造相对昂贵。另外的轴承会使得连杆结构具有相对大的重量，考虑到严重的振动，这是不利的。该轴承还导致连杆孔和曲柄孔之间产生游隙，这进一步损害了效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种校准连杆结构的方法以及这种连杆结构，从而避免上述缺点。
根据本发明，通过上述方法实现该目的，即在连杆的至少一个预定表面区域处进行受控能量输入，能量输入引起表面区域的熔化，随后所述表面区域硬化。
关于此点，有利地是，能量输入在连杆的中间区域产生。能量输入使得在连杆的受限表面区域内产生相对强的加热。随后的冷却在连杆上产生拉力(tension)，这引起连杆的凹弯曲。这影响了连杆孔相对于曲柄孔的平行度。发生在相邻表面区域中重复的能量输入可以非常精确地调整期望的弯曲，及连杆孔和曲柄孔的平行度。不需要对连杆结构的机械加工。熔化和随后的硬化在连杆中产生相对高的拉力。因而，曲柄孔和连杆孔之间的角位置被充分地影响。
优选地，在执行校准之前将活塞连接到连杆结构。以合适的方式处理装配好的连杆结构和活塞。因而，可以非常精准地实现活塞和曲柄孔之间的角度，这确保了非常低的摩擦运行。活塞的纵向轴线应当可能相对于曲柄孔的对称轴以90°度延伸。
尤其优选的是，通过至少一个精准照射(punctual irradiation)产生能量输入，尤其是利用激光。因而，首先，暴露于能量输入的区域可以被非常精确地限定。第二，能量输入的大小可以被非常好地控制。另外，可以实现多阶段校准，期间在每一能量输入之后执行测量。
优选地，确定曲柄孔和连杆孔的对称轴的平行度，且重复能量输入直到对称轴之间的角偏差小于极限值。该极限值可以被确定地预先设定，例如在70mm上达20μm或15μm。重复的测量，其后均进行能量输入，允许非常精确的校准。该过程也可自动地进行。例如，该方法也可在装配线上使用。
在优选的实施例中，该方法用于连接到曲轴和活塞的连杆结构，尤其是装配在压缩机中的连杆。关于此点，校准并不必须对曲柄孔和连杆孔之间的最高可能平行度来执行，也可对曲柄相对于活塞的无挤压运动进行。当对连接到曲柄和活塞但未装配在压缩机中的连杆结构执行校准时，实现了简单处理。因而，可以非常精确地设定曲柄和活塞的正确角位置。
本发明的目的是提供一种连杆结构，其中连杆在中性轴线以外包括至少一个局部组织变化，该组织变化形成至少一个增塑区域。
杆的中性轴线是弯曲期间既不拉伸也不压缩的区域。对于对称部件，该中性轴线位于中心。由于中性轴线以外、即尤其表面区域中的局部组织变化，连杆受到压力，这在连杆上产生弯曲扭矩。因而能够非常精确地设定曲柄孔和连杆孔之间的平行度。术语“增塑区域”覆盖由于能量输入、例如激光而熔化且随后硬化的区域。该方法可以提升相对高的拉力，这产生期望的连杆弯曲。
优选地，局部组织变化位于曲柄孔和连杆孔之间的中央区域。因而，组织变化大致在距曲柄孔和连杆孔相同距离处产生影响。这意味着实现了连杆结构的相对对称的变形。
优选地，曲柄孔和连杆孔的对称轴线相对于彼此，在70mm上具有小于20μm、尤其是小于15μm的角偏差。这意味着曲柄孔和连杆孔之间的平行度非常高。该小角偏差允许实际上无角误差地使用连杆结构，因此预计只有非常小的摩擦及磨损。
有利地，制冷剂压缩机设置有这种连杆结构。因而，制冷剂压缩机的活塞以非常小的间隙在制冷剂压缩机的汽缸内引导。如果合适，可以在安装在制冷剂压缩机之后对连杆结构进行校准。组织变化的产生允许连杆结构与制冷剂压缩机中工况的非常精确的配合。因此提高了制冷剂压缩机的工作寿命和效率。
附图说明
以下根据优选实施例，并结合附图，描述本发明，其中：
图1是连杆结构的示意图；
图2是连杆的局部组织变化；
图3是具有连杆结构的制冷剂压缩机；
图4是以部分截面显示的具有连杆结构的制冷剂压缩机；和
图5是校准连杆结构的方法的流程图。
具体实施方式
图1显示了具有连杆2的连杆结构1。连杆2的一端设置有连杆孔3，连杆2的另一端设置有曲柄孔4。连杆孔3用于将连杆结构连接到制冷剂压缩机6的活塞12，如图3与4所示。
连杆2包括凹部7，其用于减轻连杆2的质量。三个局部组织变化9、10、11位于连杆2的表面8上。
在本实施例中，组织变化9、10、11并不设置在恰好中心，而是略靠近曲柄孔4。也可以设想设置多于或少于3个的组织变化9、10、11。组织变化的数量以及产生组织变化的区域的尺寸取决于所需变形的尺寸。如果需要，也可以在相邻表面进行能量输入。
组织变化9、10、11仅设置在连杆2的表面8的区域中。因此，组织变化9、10、11设置在连杆的中轴线以外。
组织变化9、10、11通过激光的精准照射(punctual irradiation)产生。能量输入使得连杆受到精准照射的区域熔化。熔化以及随后的硬化在连杆中产生引起凹变形的拉力(tension)。在图1中，组织变化9、10、11具有圆形。然而，组织变化也可具有其它形状。
图2显示了连杆2的横截面，可以看到连杆2的表面8区域中的金相组织变化9。连杆2例如由烧结铁或钢制成。然而，连杆结构1也可由其它金属材料制成。
优选地，连杆结构由铁结构为Fe3O4的非合金烧结铁制成。硬度应当为100kp/mm2以上。蒸汽处理后的密度应当为6.8g/cm3以上。材料不包括任何可见杂质并应当尽可能小地回弹。
图3显示了制冷剂压缩机6的俯视图，其中连杆结构1将曲轴5连接到活塞12。活塞12通过轴颈13连接到连杆结构1。
图4显示了装配到制冷剂压缩机6内部的连杆结构的横截面。相对于它们的对称轴，连杆孔3和曲柄孔4的角偏差在70mm上小于20μm。因此，彼此通过连杆结构1相连的曲轴5和活塞12可以以低摩擦的方式运动。
图5显示了根据本发明的方法的流程图。首先，连杆结构插入校准结构中。然后，测量连杆孔和曲柄孔之间的平行度，并利用计算机确定连杆结构1表面中至少一个激光能量输入的强度和位置。因而，连杆结构1的表面区域被熔化。随后，连杆结构被冷却，因此熔化产生的组织变化再次硬化。中轴线以外的局部组织变化保留在连杆结构内部。这些组织变化在连杆结构中产生张力，这引起连杆的凹变形。在冷却之后，测量连杆孔和曲柄孔的平行度。如果平行度符合期望的测量值，例如70mm上小于20μm或15μm，则取出连杆结构。如果未实现期望的平行度，进行附加的照射。
可以设想，在将连杆与曲轴及活塞装配好之后或者装入制冷剂压缩机之后，再例如通过激光交受控输入引入连杆结构。在此情况下，连杆结构的配合在第一线并不涉及连杆孔和曲柄孔之间的最大可能平行度，但曲轴和活塞之间的力传递产生尽可能小的摩擦。也可在制造压缩机的装配线上进行连杆结构的校准。
总之，本发明能够提高制冷剂压缩机的效率，并同时减少摩擦而增加使用寿命。这使得连杆结构的制造非常精确且相对有利。

Claims (12)

1.一种用于校准一个压缩机的连杆结构的方法，该连杆结构具有带曲柄孔和连杆孔的连杆，其特征在于，在所述连杆的至少一个预定表面区域进行受控能量输入，其中，所述能量输入引起所述表面区域的熔化，随后所述表面区域硬化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在执行校准之前将活塞连接到所述连杆结构。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用激光的至少一次逐点照射进行能量输入。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定曲柄孔和连杆孔的对称轴线的平行度，且重复能量输入直到所述对称轴线之间的角偏差小于极限值。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对连接到曲轴和活塞的连杆结构进行能量输入。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述连杆结构装配在压缩机中。
7.一种用于压缩机的连杆结构，其具有包括曲柄孔和连杆孔的连杆，其特征在于，所述连杆在中轴线以外具有至少一个局部组织变化，其中，所述组织变化形成至少一个增塑区域。
8.根据权利要求7所述的连杆结构，其特征在于，所述局部组织变化位于曲柄孔和连杆孔之间的中间区域。
9.根据权利要求7或8所述的连杆结构，其特征在于，所述曲柄孔和连杆孔的对称轴线相对于彼此的角偏差在70mm上小于20μm。
10.根据权利要求7所述的连杆结构，其特征在于，所述压缩机是制冷剂压缩机。
11.根据权利要求9所述的连杆结构，其特征在于，所述曲柄孔和连杆孔的对称轴线相对于彼此的角偏差在70mm上小于15μm。
12.一种具有根据权利要求7至11中任一项所述的连杆结构的制冷剂压缩机。
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