CN112963328A - 空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种空气压缩机，所述空气压缩机包括气缸体、活塞、连杆以及曲轴组件；活塞设置于气缸体内；连杆设置于气缸体内且一端连接与活塞连接；曲轴组件包括曲轴和轴承座，曲轴通过轴承座可转动地设置于气缸体，曲轴的一端与连杆连接，曲轴的旋转运动通过连杆能够转化为活塞在气缸体内的垂直往复运动，曲轴上设置存油道，轴承座上设置回油孔。上述空气压缩机，通过使用设置有回油孔的轴承座替代传统的球形轴承，能够降低轴承座的重量和制造成本，提高轴承座的使用寿命；通过使用设置有存油道的输出轴替代轴瓦，使得空气压缩机在不降低强度和刚度的同时，减少了零件的数量，实现空气压缩机的轻量化。

Description

空气压缩机

技术领域

本申请涉及空气压缩机技术领域，特别是涉及一种车用轻量化內卸荷空气压缩机装置。

背景技术

国内外市场上，降低车辆整备质量、实现轻量化，是提高整车动力性经济性的重要手段。

现有往复活塞式空气压缩机(以下简称空压机)作为发动机附件之一，也面临同样的挑战。目前，空压机也正逐步历经从铸铁或钢制材料向铝合金等轻质材料应用和实践的过程；与此同时，用户对车辆的功能需求，也在不断增加，诸如：气喇叭、离合助力、气驱尿素等辅助用气装置的广泛应用，以及制动系统压力的提高，都对空压机的工作转速、工作压力和排气量都提出了更高的要求。

面对日益苛刻的空压机使用工况，单纯从轻量化角度地大量采用铝合金等轻质材料又会带来强度和刚度不足等问题，进而限制了其应用。

发明内容

基于此，有必要针对现有的空气压缩机的轻量化不足问题，提供一种进一步提高轻量化程度的空气压缩机。

一种空气压缩机，所述空气压缩机包括气缸体、活塞、连杆以及曲轴组件；所述活塞设置于所述气缸体内；所述连杆设置于气缸体内且一端连接与所述活塞连接；所述曲轴组件包括曲轴和轴承座，所述曲轴通过所述轴承座可转动地设置于所述气缸体，所述曲轴的一端与所述连杆连接，所述曲轴的旋转运动通过所述连杆能够转化为所述活塞在所述气缸体内的垂直往复运动，其中，所述曲轴、气缸和轴承座上均设置有相互连通的存油道，所述轴承座上设置回油孔。

上述空气压缩机，通过使用设置有均匀布置的回油孔的轴承座替代传统的球形轴承，能够降低轴承座的重量和制造成本，提高轴承座的使用寿命；通过使用设置有存油道的气缸体内孔替代轴瓦，使得空气压缩机在不降低强度和刚度的同时，减少了零件的数量，实现空气压缩机的轻量化。

在其中一个实施例中，所述气缸体的外壁上设置有散热筋。

在其中一个实施例中，所述散热筋为正六边形网状结构，所述散热筋的布置区域覆盖所述活塞的运动轨迹。

在其中一个实施例中，所述空气压缩机还包括阀座板，所述阀座板固定设置于所述气缸体上，所述阀座板与所述气缸体之间涂覆有密封胶。

在其中一个实施例中，所述阀座板为7系铝合金材料冲压冷加工而成。

在其中一个实施例中，所述空气压缩机还包括缸套，所述缸套铸造于所述气缸体内壁上。

在其中一个实施例中，所述空气压缩机还包括油封盖，所述油封盖设置于所述气缸体上。

在其中一个实施例中，所述油封盖为钢制薄板冲压结构，所述油封盖的表面镀锌处理。

在其中一个实施例中，所述油封盖进行磁化处理。

在其中一个实施例中，所述油封盖采用过盈装配方式设置于所述气缸体上，所述油封盖与所述气缸体之间预涂有密封胶。

附图说明

图1为本申请一实施例中空气压缩机的结构剖视图；

图2为本申请一实施例中空气压缩机的总成示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，图1示出了本申请一实施例中的空气压缩机10的结构剖视图，本申请一实施例提供的空气压缩机10，该空气压缩机10包括气缸体100、曲轴组件200、连杆300、活塞400。其中，活塞400设置于气缸体100内且通过连杆300连接于曲轴组件200，曲轴组件200可转动地穿设于气缸体100内。曲轴组件包括曲轴210和轴承座220，曲轴210通过轴承座220安装于气缸体100上，曲轴210、气缸体100曲轴主轴颈处和铝轴承座220内表面上设置有存油道211且轴承座220上设置有多个回油孔221。本申请的空气压缩机10相较于传统的空气压缩机10，通过对曲轴210和轴承座220的改进，降低了空气压缩机10的零件的使用并且降低了零件的重量，从而实现了空气压缩机10的进一步轻量化。

具体地，曲轴210的输入端与发动机将驱动齿轮连接且外露于气缸体100，曲轴210的连杆轴径位于气缸体100内并且与连杆300的一端连接，当驱动齿轮转动时，曲轴210旋转使得连接于曲轴210输出端的连杆300随之移动，从而使与连杆300连接的活塞400在气缸体100内做垂直往复运动。

曲轴210、气缸体100曲轴主轴颈处和轴承座220内表面上设置有存油道211，以使润滑油流通降低曲轴210与轴承座220之间、曲轴210与气缸体100曲轴主轴颈内孔之间的摩擦阻力和摩擦损耗，提高曲轴210与轴承座220的使用寿命。同时，由于曲轴210上设置有存油道211，无须额外设置套在曲轴210轴颈上的轴瓦结构，曲轴210的输出轴轴径端与气缸体100直接接触，也能够有效减少轴承座220的零件数量，实现轻量化。

轴承座220内设置有回油孔221。具体地，轴承座220在圆周方向上均匀开设有多组通孔，尤其是在曲轴210以较高转速工作，且润滑油液位较高时，能够使润滑油快速流经轴承座220的回油孔221流出，降低搅油损失并起到减重效果。设置有回油孔221的轴承座220能够替代传统的深沟球轴承结构，以镂空的回油孔221代替深沟球轴承结构中的球形钢珠，同时减少轴承座220的零件数量和整体重量，实现能够降低制造成本和空气压缩机10的整体轻量化。

轴承座220包括固定卡簧222，轴承座220通过固定卡簧222安装于气缸体100上，以限制轴承座220在轴向方向的运动，曲轴210的输入端能够在轴承座220中自由转动。

结合图2所示，图2示出了本申请一实施例中的空气压缩机10的结构示意图，在一些实施例中，气缸体100的外壁设置有散热筋110，以对气缸体100进行散热。具体地，散热筋110的位置设置于与活塞400往复运动行程相对应的气缸体100外壁位置。在空气压缩机10工作时，活塞400与气缸体100之间频繁压缩空气，产生大量热量。气缸体100顶部和铝阀座板150长期处于高温，影响阀座板使用寿命。因此，将散热筋110设置于与活塞400往复运动行程相对应的气缸体100外壁位置即能够有效散热，降低气缸体100和铝阀座板150的局部高温，提高散热材料利用率，实现轻量化空气压缩机10。

具体到实施例中，散热筋110为正六边形网状结构，相较于传统的条形散热片结构，正六边形网状散热筋110的结构密合性更高，散热面积能够提高31％，其所用的散热材料更少而具有更高的散热效率。同时，网状散热筋110均匀地设置在气缸体100表面，也能够提高气缸体100的局部刚度和强度，尤其适应高转速、高背压和高负荷率工况，有利于保持性能稳定性和提高使用寿命。优选的，考虑热传导效应，在布置空间允许的情况下，上述网状散热筋110覆盖范围是活塞400压缩行程的1.2-1.5倍。

请再次参阅附图1，气缸体100包括缸套120，缸套120设置于气缸体100的内壁，连杆300与活塞400均设置于缸套120中。具体地，缸套120与气缸体100采用铸造方式结合，在制造气缸体100时，缸套120通过模具嵌入气缸体100的毛坯中共同进行热成型工艺，一体成型，使得气缸体100与缸套120具有更高的紧固性，在采用轻量化材料制造时，使得空气压缩机10能够兼顾稳定性。

气缸体100还包括油封盖130，油封盖130设置于气缸体100的底部，用于防止润滑油流出并保持气缸体100的密封性。具体地，油封盖130与气缸体100通过过盈装配的方式安装于气缸体100底部，油封盖130与气缸体100的结合处预涂有密封胶，以进一步提高气缸体100的密封性能。具体到本实施例中，密封胶使用硅胶材料。油封盖130采用钢制薄板冲压结构，钢制薄板的厚度不大于0.8mm，以实现空气压缩机10的轻量化。由于油封盖130厚度较薄且直接位于气缸体100外侧，容易在空气中氧化腐蚀，油封盖130的表面还经过镀锌处理，用于防止油封盖130表面腐蚀或者钝化。

钢制的油封盖130还需要进行磁化处理，使油封盖130达到磁化饱和状态，磁化后的油封盖130能够有效吸附混合在润滑油中的铁质粉尘和碎屑，以防止铁质粉尘和碎屑随润滑油移动至连杆300、曲轴210、轴承座220等运动副的表面，磨损或者划伤运动副，降低其使用寿命。

空气压缩机10还包括内卸荷组件140。具体地，内卸荷组件140设置于空气压缩机10的缸盖内(图未标号)，用于当气缸体100中压力达到额定压力后，对空气压缩机10进行泄压。

空气压缩机10还包括阀座板150。具体地，阀座板150设置于气缸体100和缸盖之间，用于装配进气阀片和排气阀片组件(图未示)。在本具体实施例中，内卸荷组件140为柱塞组件，在对气缸体100进行泄压时会冲击阀座板150，传统的内卸荷空气压缩机10的阀座板150为铸铝材料制造而成，在高负荷工作条件下，压缩腔产生的高温容易使铝阀座板150表面金相组织发生微观渗透现象，造成表面硬度下降。在空气压缩机10长期的载荷-卸荷循环工作中，柱塞式的内卸荷组件140不断冲击阀座板150，导致阀座板150产生形变或者磨损，引发密封性不良和容积效率降低，最终导致泵气速度慢甚至不泵气的故障。因此，阀座板150采用高强度的7系铝合金板材，相较于传统的铸铝材料，具有更高的硬度，能够有效抵抗因内卸荷柱塞组件140产生的冲击力，能够有效提高阀座板150的使用寿命；通过冲压冷加工方式制造，可以降低加工造成的性能缺陷，提高轻量化效果的同时有效保证空气压缩机10的排气量和容积效率稳定。优选地，阀座板150采用7075铝板材直接通过机械加工制成，相较于铁质材料，重量能够减少65.3％。

阀座板150设置于气缸体100的顶部，阀座板150上设置有进气阀门、排气阀门并用于密封气缸体100。具体到实施例中，阀座板150通过螺栓固定安装于气缸体100上，阀座板150与气缸体100之间涂覆有密封胶，以替代传统的质量较大的密封缸垫，进而减少密封泄漏点和零件数量，并简化装配工艺，降低空气压缩机10的高度尺寸，实现空气压缩机10的轻量化。

本申请还包括一最优实施例，空气压缩机10的曲轴210上开设有存油道211，气缸体曲轴主轴颈处和轴承座内表面上设置存油道，轴承座220上设置有回油孔221，存油道211和回油孔221与气缸体100内部连通，使得润滑油能够在气缸体100、曲轴210以及轴承座220之间形成闭路循环。气缸体100的外壁上设置有正六边形网状散热筋110，散热筋110的布置区域覆盖活塞400的运动轨迹，以对气缸体100热量最集中的位置进行局部降温并提高气缸体100的局部强度。阀座板150与气缸体100之间涂覆有密封胶，以减少密封泄露点和使用的零件数量，阀座板150的材质选用7系铝合金，以实现阀座板150在使用质量较轻的铝合金材质的基础上，保持足够的材料强度。气缸体100的内壁上还设置有缸套120，缸套120与气缸体100通过铸造的方式一体成型，以提高气缸体100与缸套120的配合稳定性。油封盖130为钢制薄板材料，表面镀锌以防止氧气侵蚀，油封盖130还经过磁化处理，以吸附润滑油中的杂质铁屑，防止铁屑经过曲轴210、轴承座220以及连杆300时产生划伤或磨损，提高其使用寿命。

上述空气压缩机10，为了解决传统工艺中大量采用铝合金等轻质材料制造空气压缩机10产生的结构强度和刚度不足问题，在气缸体100外壁对应活塞运动的位置设置正六边形网状散热筋110，以最少的散热材料数量实现了较强的散热效果，并且能够提升空气压缩机10的压缩腔局部强度。并且通过使用带有回油孔221的轴承座220代替传统的深沟球轴承，在曲轴210上设置存油道211，无需在气缸体100与曲轴210之间设置轴瓦，以质量较轻的零件取代质量较重的零件，减轻了空气压缩机10的重量并提高了轴承座220的使用寿命。通过对油封盖130进行磁化处理，能够吸附润滑油中的铁屑杂质，保护空气压缩机10中的零件不受磨损。通过对阀座板150的材质更新，使得阀座板150在采用较轻的铝合金材料时，也能具有足够的结构强度，保证空气压缩机10的排气量和容积效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种空气压缩机，其特征在于，所述空气压缩机包括：

气缸体；

活塞，设置于所述气缸体内；

连杆，设置于气缸体内且一端连接与所述活塞连接；以及

曲轴组件，所述曲轴组件包括曲轴和轴承座，所述曲轴通过所述轴承座可转动地设置于所述气缸体，所述曲轴的一端与所述连杆连接，所述曲轴的旋转运动通过所述连杆能够转化为所述活塞在所述气缸体内的垂直往复运动，其中，所述曲轴、气缸体以及轴承座均设置有相互连通的存油道，所述轴承座上设置连通于所述气缸体内部与外部之间的回油孔。

2.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于，所述气缸体外壁上设置有散热筋。

3.根据权利要求2所述的空气压缩机，其特征在于，所述散热筋为正六边形网状结构，所述散热筋的布置区域覆盖所述活塞的运动轨迹。

4.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于，所述空气压缩机还包括阀座板，所述阀座板固定设置于所述气缸体上，所述阀座板与所述气缸体之间涂覆有密封胶。

5.根据权利要求4所述的空气压缩机，其特征在于，所述阀座板为7系铝合金材料冲压冷加工而成。

6.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于，所述空气压缩机还包括缸套，所述缸套铸造于所述气缸体内壁上。

7.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于，所述空气压缩机还包括油封盖，所述油封盖设置于所述气缸体上。

8.根据权利要求7所述的空气压缩机，其特征在于，所述油封盖的表面镀锌处理。

9.根据权利要求7所述的空气压缩机，其特征在于，所述油封盖进行磁化处理。

10.根据权利要求7所述的空气压缩机，其特征在于，所述油封盖采用过盈装配方式设置于所述气缸体上，所述油封盖与所述气缸体之间预涂有密封胶。

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