CN1518637A - 有一传动件的活塞式机械 - Google Patents

Abstract

一种活塞式机械，包括机器轴(2)；绕机器轴(2)成环形地装在机壳(3)内的多个活塞(4)；由机器轴(2)驱动的圆环形摆盘(5)，它通过铰接装置(6)与活塞接合，其中，摆盘通过一个用于传递驱动力的传动件(7)与机器轴铰接，以及可绕一横向于机器轴定向的铰链轴线(8)摆动地支承在一滑动体(9)上。按本发明建议，传动件(7)有一铰接部分(7a)，它的质量中心和/或空间中心处于主中面(10)之外，主中面(10)垂直于铰链轴线(8)并通过机器轴(2)旋转轴线(11)延伸。此外建议，传动件(7)有一个具有一种非圆形固定横截面的固定部分(7c)。

Description

有一传动件的活塞式机械

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的活塞式机械。

由公开文件DE19749727A1已知一种此类型的活塞式机械。它包括一个机壳，其中按一种环形的布局绕旋转的驱动轴安装多个活塞。驱动力从驱动轴经传动件传给环形的摆盘，再从摆盘传给可平行于机器轴移动的活塞。其中，摆盘可摆动地支承在一个可直线移动地固定在机器轴上的套筒上。传动件设计为相对其主轴线旋转对称的销子，此销子包括球头、细长的颈部以及圆柱形的固定部分。它准确地垂直于摆盘的摆动轴线从机器轴伸出并插入摆盘沿径向定向的圆柱孔内。可从机器轴传给活塞的扭矩主要受传动件稳定性的限制。

因此本发明的目的是提供一种活塞式机械，它传递更大的扭矩和更高的功率。

此目的通过有权利要求1、4和/或6特征的活塞式机械达到。

按本发明的活塞式机械的特征在于有一个用于将力传给活塞的摆盘，它可绕一横向于机器轴定向的铰链轴摆动地支承在一滑动体上；以及在于有一传动件，它有一个与摆盘接合的铰接部分，铰接部分的质量中心和/或空间中心处于一个主中面之外，主中面垂直于铰链轴并通过机器轴延伸。上述主中面处于活塞式机械的压力侧与抽吸侧之间，其中，活塞在压力侧实施压缩运动，而活塞在抽吸侧实施抽吸运动。为了在活塞压缩运动时减小摆盘上的扭矩负荷，特别有利的是，令传动件铰接部分的质量中心或空间中心在活塞压缩机的压力侧布置在主中面之外。特别有利的是，按这样的方式设置传动件的铰接部分，即，使工作中作用在摆盘(尤其在其铰链轴上)的扭矩最小。有利的是，近似地以这样的方式布置铰接部分的质量中心或空间中心，即，它在主中面上的垂直投影得到一个点，此点离机器轴旋转轴线的距离等于活塞轴线离机器轴旋转轴线的距离。

按本发明的设计，铰接部分的质量中心和/或空间中心至少近似处于一个包含活塞轴线的圆柱面上。由此，铰接部分的质量中心和/或空间中心近似地在此圆柱面上旋转，并因而分别与每根活塞轴线的延长线相交。以此方式，在活塞式机械内部导致一种合理的质量分布。

按本发明的另一项设计，铰接部分与摆盘之间的接触点至少近似地在包含活塞轴线的圆柱面上。由此，铰接部分与摆盘之间的接触点近似地在此圆柱面上旋转，并因而分别与每根活塞轴线的延长线相交。这导致一种有利的传力布局。

按本发明的另一项设计，传动件轴线与机器轴的旋转轴线大体成直角相交，这意味着，传动件横向于机器轴伸出。由此，对于可相对于传动件摆动的摆盘，沿机器轴的两个方向得到大的摆动范围。此外，传动件可以非常方便地安装在机器轴上。

按本发明的活塞式机械的特征还在于，传动件有一个具有非圆形固定横截面的固定部分，以及机器轴有一个孔用于安装此具有相应横截面的传动件，其中，非圆形固定横截面中最长的尺寸处于一个由机器轴的旋转轴线与传动件轴线生成的平面内。固定横截面指的是在传动件固定部分的区域内一个横向于传动件轴线的截面。由此，沿活塞的运动方向提供传动件更大的面惯性矩并因而更高的稳定性。优选地，固定横截面有圆剧场、椭圆或削平的圆的形状。

按本发明的设计，传动件借助压配合和/或过渡配合固定在机器轴内。在这种情况下，优选地，沿固定横截面最小尺寸的方向采用减小的紧度，而沿固定横截面最大尺寸的方向采用增大的紧度。

按本发明的活塞式机械的特征还在于，传动件有一个具有一种非圆形颈横截面的颈部，其中，非圆形颈横截面的最长尺寸近似沿摆盘运动的几何中面的方向延伸。摆盘相对于传动件可采取第一和第二折返位置(极端位置)，以及，要不然便在两个折返位置之间往复运动。摆盘在两个折返位置之间的中间位置，由所谓的几何中面确定。传动件的颈部必须留出用于摆盘相对于传动件摆动的空间。与此同时，传动件应当有尽可能大的面惯性矩，这可通过尽可能大的横截面达到。这两个要求按有利的方式通过一种有至少局部非圆形的颈横截面的颈部加以兼顾。因此，传动件颈可以更好地适应于摆盘要求的极端位置。

按本发明的另一项设计，在摆盘内设一个优选地沿径向定向的安装座，传动件可转动地插入其中，此外，颈横截面的尺寸与在摆盘折返位置时由安装座分别留出的空间相配。传动件颈的结构直接与摆盘安装座的形状匹配，其中，非圆形颈横截面的一半与在摆盘第一折返位置时安装座的位置相配，以及非圆形颈横截面的另一半与在摆盘第二折返位置时安装座的位置相配。

按本发明的另一项设计，传动件与机器轴设计为一体。由此导致降低机器轴的应力以及在传动件与机器轴之间低应力和低应变地过渡。

由下面的说明和附图给出其他特征和特征组合。附图中简化表示本发明的具体实施例并在下面详细说明。其中：

图1通过按本发明的活塞式机械的纵剖面；

图2按图1的活塞式机械工作原理图；

图3沿线III-III通过图1所示活塞式机械机器轴的剖面；

图4装入机器轴的传动件；

图5沿线V-V通过图4所示传动件的横截面；

图6相应于按图5的横截面的一种经修改的横截面；

图7传动件头部和颈部与摆盘处于安装状态的详图(表示处于两个极端位置)；

图8沿线VIII-VIII通过按图7的传动件颈部的横截面；以及

图9和10  按本发明的传动件两个透视图。

图1表示通过一个形式上为汽车空调设备致冷剂压缩机的活塞式机械1的纵剖面。此活塞式机械1有多个装在机壳3内的活塞4。所有的活塞轴线12离旋转轴线11距离固定，亦即几何上排列在一个围绕机器轴2的圆柱面上。活塞在圆柱形套筒内导引，其中，全部活塞轴线12平行于机器轴的旋转轴线11定向。通过下面详细说明的传力布局，机器轴的旋转运动转换为活塞4的移动运动。图2表示机器轴2与活塞4之间传力的原理简图。

形式上为滑动套筒9的滑动体在机器轴上导引。在滑动套筒9上还装一圆环形摆盘5，其中，摆盘5可与滑动套筒9一起平行于旋转轴线11的方向移动。在滑动套筒9上装两个短销13，它们确定了一条横向于机器轴旋转轴线11定向的铰链轴线8，摆盘5可绕此轴线摆动。

在机器轴2的孔2a中固定一传动件7，在传动件的固定部分7c与孔2a之间优选地存在一种压配合或过渡配合。在一种经修改的实施例中，机器轴与传动件7设计为一体。因为传动件7的弯曲应力一直延续到轴2相关的孔中，所以在传动件与轴之间压配合的情况下，在压配合接缝内产生微位移，从而可以提高传动件7抗弯刚度，并因而在传动件与轴由一体组成时可以减小弯曲。由此也可以实现低应力和低应变的过渡。

传动件7大体垂直地从机器轴伸出，并通过球形的铰接部分7a插入摆盘沿径向开口的安装座14内(见图2和3)。因为传动件7固定在机器轴上，所以摆盘绕铰链轴线8的摆动与滑动套筒9的移动耦合。在活塞式机械工作时，机器轴2的转动通过传动件7传递给摆盘(沿箭头W方向的旋转运动)。

垂直于铰链轴线8定义一个通过旋转轴线11延伸的主中面10，它将活塞式机械的抽吸侧S与压力侧D分开(见图3)。此主中面10与机器轴一起旋转。

摆盘5在其圆周上每个活塞4的区域内被一个铰接装置6围夹，当摆盘实施其旋转运动W时，铰接装置在摆盘上滑动。在摆盘5相对于机器轴2有(按图1至3中表示的)斜度的情况下，摆盘在其旋转运动的过程中促使处于压力侧D的活塞实施压缩运动，以及位于抽吸侧S的活塞实施抽吸运动。

有关活塞式机械2结构及工作的进一步的说明由DE19749727A1得到，特此强调引用该文件。

在压力侧D，作用在摆盘上的活塞力比在抽吸侧的大。因此形成一个绕轴线15的扭矩，轴线15横向于铰链轴线8通过主中面10延伸。上述扭矩通过销13传给滑动套筒9，从那里进一步传给机器轴2。因为由此导致滑动套筒相对于机器轴绕轴线15的倾转，所以在滑动套筒9与轴2之间产生接触力，它们对抗这种倾转。由于通过接触力引起摩擦，所以这种接触力阻碍滑动套筒9的运动能力并因而妨碍压缩机的行程调整。若支承摆盘5的铰接部分7a的质量中心和/或空间中心在活塞式机械的压力侧D设在主中面10之外，则这些接触力特别小。在这种情况下铰接部分7a处于由活塞力形成的合力附近，所以在滑动套筒与机器轴之间产生较小的扭矩并因而较小的接触力。

优选地，铰接部分7a的质量中心和/或空间中心几何上大体设在包含活塞轴线12的圆柱面上。在这种情况下，围绕铰接部分7a的安装座14优选地有一条主轴线16，它与主中面10相交一个在20°与30°之间的角度。优选地传动件轴线17与主中面8因而也相交此相应的角度。

此外，铰接部分7a与摆盘5之间的接触点P优选地大体处于包含活塞轴线12的圆柱面上。

必要时铰接部分7a与摆盘5之间的接触点P大体在包含活塞轴线12的圆柱面上，以及铰接部分7a的质量中心和/或空间中心位于此圆柱面之外。

基本上沿活塞轴线12的方向作用在铰接部分7a上的力，尤其在活塞式机械的压力侧D，造成传动件上大的负荷并因而导致其弹性弯曲。其结果是使铰接部分7a从其无载的静止位置偏转或移动。由于铰接部分7a的移动引起缸内死区的增大。在这里弯曲面是一个由传动件轴线17与机器轴旋转轴线11生成的平面。为了减少有害的死区扩大，规定固定部分7c设计有一种横向于传动件轴线17为非圆形的固定横截面。固定横截面与沿图4中线V-V的截面对应并单独在图5中表示。由图5可以看出，非圆形固定横截面的最长尺寸沿一条位于由传动件轴线17与旋转轴线11生成的平面内的线。对于在图4和5中所表示的情况，传动件7垂直于机器轴2伸出，非圆形固定横截面的最大尺寸平行于旋转轴线11定向。此非圆形固定横截面在这里有一种圆剧场的形状(图5)。在经修改的实施例中，非圆形的固定部分例如设计为削平的圆(见图6)、椭圆或P2剖面。为了安装传动件，机器轴2无论如何有一个具有相应横截面的孔2a。此孔可以设计为盲孔或穿过机器轴的通孔。在一种经修改的实施例中，机器轴与传动件材料封闭地互相连接。

在另一个实施例中，传动件在固定部分7c的区域内借助压配合固定在机器轴内，此压配合在横向于非圆形固定横截面的最大尺寸的方向有减小的单位面积压力，而在沿非圆形横截面最大尺寸的方向有增大的单位面积压力。

如已表示的那样(图2、3)，传动件7插入摆盘5优选地沿径向的安装座14内。当摆盘在其两个折返位置或极端位置5′和5″(见图7和8)之间摆动时，它相对于传动件7处于不同的定向，换句话说，摆盘5相对于铰接部分7a绕所谓的几何中面18摆动，中面18通过铰链轴线8延伸。在折返位置5′，摆盘5正好横向于机器轴2定向，对于横向伸出的传动件7，摆盘与传动件平行定向。在折返位置5″，摆盘相对于传动件成最大夹角。在这时，摆盘的安装座14总是与传动件7不同定向，并因此要留出不同定向的空间。传动件颈7b的横截面与处于折返位置5′或5″时分别为安装座14留出的空间相匹配，由此造成一种非圆形的尤其局部柠檬状的横截面。传动件颈7b非圆形横截面的最大尺寸，至少近似地在几何中面18内延伸。

传动件7的表面，在颈部7b优选地由两个总是不完全的圆柱面组成，它们的直径相同，以及比圆柱形安装座14的直径小一定的间隙的量。几何中面19′和19″一般地与在各折返位置时安装座14的中心线16重合，以及优选地在铰接部分7a的质量中心或空间中心的区域内相交。以此方式获得尽可能大的面惯性矩以及使传动件颈7b产生尽可能小的挠度。

因为必须绕两条轴线19′和19″进行车加工或圆的磨削加工，从加工技术来看有利的是，将轴线19′定义为传动件轴线17。它可以与传动件7相对于机器轴2的定向无关地设定。

在一种改型的实施例中，安装座14设计为向内，亦即朝机器轴方向，锥形扩展。在这种情况下传动件颈7b的表面由两个不完全的锥面组成。这同样形成柠檬形横截面。

图9和10表示按本发明的传动件7另一种实施例，其中尤其出自于简化加工的原因，采用一种不连续的，亦即有棱边的传动件颈7b表面。

Claims (9)

1.活塞式机械，尤其是汽车空调设备用的致冷剂压缩机，包括

—一机器轴(2)，

—绕机器轴(2)成环形地装在机壳(3)内的多个活塞(4)，

—一由机器轴(2)驱动的圆环形摆盘(5)，它

—通过一铰接装置(6)与活塞接合，其中

—摆盘通过一个用于传递驱动力的传动件(7)与机器轴铰接，以及

—可绕一横向于机器轴定向的铰链轴线(8)摆动地支承在一滑动体(9)上，

其特征为：

—传动件(7)有一铰接部分(7a)，它的质量中心和/或空间中心处于主中面(10)之外，主中面(10)垂直于铰链轴线(8)并通过机器轴(2)旋转轴线(11)延伸。

2.按照权利要求1所述的活塞式机械，其特征为：铰接部分(7a)的质量中心和/或空间中心至少近似处于一个包含活塞轴线(12)的圆柱面上。

3.按照权利要求1或2所述的活塞式机械，其特征为：在铰接部分(7a)与摆盘(5)之间的接触点至少近似处于此包含活塞轴线(12)的圆柱面上。

4.按照权利要求1至3之一所述的活塞式机械，其特征为：传动件轴线(13)与机器轴(2)的旋转轴线大体成直角相交。

5.按照权利要求1前序部分所述，尤其是按照权利要求1至4之一所述的活塞式机械，其特征为：

—传动件(7)有一个具有一种非圆形固定横截面的固定部分(7c)，以及

—机器轴(2)有一个孔(2a)用于安装此具有相应横截面的传动件，其中，

—非圆形固定横截面中最长的尺寸处于一个由摆盘的铰链轴线(8)与传动件轴线(13)生成的平面内。

6.按照权利要求5所述的活塞式机械，其特征为：传动件(7)借助压配合和/或过渡配合固定在机器轴(2)内。

7.按照权利要求1前序部分所述，尤其是按照权利要求1至6之一所述的活塞式机械，其特征为：

—传动件(7)有一个具有一种非圆形颈横截面(7b)的颈部(7b)，其中，

—非圆形颈横截面的最长尺寸近似沿摆盘(5)运动的几何中面(18)的方向延伸。

8.按照权利要求7所述的活塞式机械，其特征为：

—在摆盘内设一个优选地沿径向方向的安装座(14)，传动件(7)可转动地插入其中；以及

—颈横截面(7b)的尺寸与在摆盘(5)折返位置(5′.5″)安装座(14)分别留出的空间相配。

9.按照权利要求1前序部分所述，尤其是按照权利要求1至8之一所述的活塞式机械，其特征为：传动件(7)与机器轴(2)设计为一体。

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