壓縮機曲軸的製作方法
2023-07-21 11:30:56
專利名稱：壓縮機曲軸的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種壓縮機曲軸，尤其是一種製冷壓縮機曲軸，其設有一空心軸元件、一相對於軸元件偏心地設置的曲柄銷、和一在軸元件和曲柄銷之間的過渡元件。
背景技術：
作為柱塞式壓縮機而製成的製冷壓縮機通常具有一曲軸，該曲軸的軸元件與一驅動馬達的轉子以非旋轉的方式連接。傳動軸又和一曲柄銷相連接，曲柄銷將曲軸的旋轉運動轉變為往復運動。為此目的，曲柄銷經由一連杆與柱塞式壓縮機的活塞相連接。
通常，這樣的曲軸是鍛造或鑄造的。它們可由幾個元件組裝而成。
例如，這樣由幾個元件組裝而成的曲軸在US 5,237,892A或US 4,493,226A中進行了描述。
其中活塞元件、曲柄銷和過渡元件一體製成的曲軸也是已知的，例如參見US 6,095,768。
製冷壓縮機通常大批量製造。然而，通常需要不同類型的製冷壓縮機，例如，其在輸出方面不同。毫無疑問，製冷壓縮機提供的輸出是由驅動馬達提供的。因此，驅動馬達經常在輸出和軸向尺寸方面有差別。因此，這意味著也需要大量不同的曲軸。這使原料和製造成本增加。
發明內容
本發明是以減少製造成本的目的為基礎的。
對本說明書開頭段落中提到的曲軸來說，該目的是這樣解決的軸元件具有至少兩個套疊方式連接的軸部分，兩個軸部分在一重疊區域中彼此接合。
本實施例有顯著的優勢。對需要不同的驅動馬達尺寸的不同製冷能力的壓縮機來說，可使用相同的軸元件。重疊區域的長度決定了所希望的曲軸的總長。因而，當重疊區域較長的時候，曲軸是較短的。當重疊區域較短的時候，曲軸的總長相應地比較長。這是一個簡單的方法，在不必使用不同的部件的情況下，即可使曲軸的長度適應馬達尺寸，即定子鐵心疊片的高度。這節省了製造和原料成本。
優選的是，支承區域位於至少兩個軸部分的圓周上。這增加了軸承的穩定性，這樣，例如，驅動馬達的轉子和定子之間的氣隙可以以比較高的準確度進行設置。這增加了效率。藉助本實施例，在重疊區域中作用於兩個軸部分之間的連接部分上的負載僅僅是相對較小的或不存在的。
優選的是，包括支承區域的軸部分接近軸元件的端部形成。因而，軸元件支撐在其兩端部的區域上。
優選的是，驅動馬達的轉子至少部分地重疊於重疊區域，且以非轉動的方式固定在軸元件上。轉子為重疊區域提供了進一步的穩定性，因而確保曲軸的機械承載能力增大。
優選的是，各軸部分是作為一深拉部件而製成的。因而，各軸部分可以藉助於深拉法由平的薄鋼板形成。與使用焊接的管相比，製造成本低。然而，由平的薄鋼板拉制的管的長度受到限制。由於這個原因，依靠深拉來製造曲軸的整個的軸元件至今幾乎也是不可能的。如今，使用幾個軸部分可克服這種限制。藉助於深拉法，以較小的偏差製造軸部分是更加可行的，這樣，各個軸部分可以良好的彼此配合，可以在重疊區域相互連接在一起。
優選的是，遠離曲柄銷的第一軸部分插入接近曲柄銷的第二軸部分。通常，製冷壓縮機設置為曲軸垂直布置，這樣曲柄銷位於上端部。曲軸也是從上端插入轉子中。此刻，當第一軸部分即下軸部分插入第二軸部分即上軸部分時，具有兩個好處。第一，由於它的較小的直徑，下軸部分更多容易地被導入轉子，並且沒有損壞支承區域的危險。第二，它確保較好的油泵送的效果，這是由軸元件形成。在空心軸元件內部，存在一直徑增加部分，這進一步改善了與相應的離心力有關的供油。
優選的是，在重疊區域中，第二軸部分具有一直徑擴大部分，這形成一單側開口小腔。對垂直對齊的曲軸來說，該孔向上開口。該孔有下列好處，當停止壓縮機時，可以說，在一半高度處可獲得一特定的供油效果。該供油有這樣的效果油從此處到達需要潤滑的地方比從軸元件下端的油池到達需要潤滑的地方要快。這改善了潤滑。
優選的是，第一軸部分在軸元件的端部有一錐體部，一葉片位於接近第一軸部分的內腔室中的錐體部處。錐體部形成為一離心泵的雛形。葉片使油更容易地攜帶，軸元件浸入油中，這樣，提高進入軸元件的空心內部的油量的圓周方向加速度。
優選的是，軸部分在不利用連接元件的情況下可相互連接在一起。在最簡單的情況下，它們可以通過壓配合連接。然而，它們還可以通過膠粘，軟焊或焊接連接。多數情況下，點焊就足夠了。
優選的是，過渡元件設有伸入軸元件中的銷。銷的第一個任務是將過渡元件固定在軸元件上。第二，銷將曲軸作為整體起到穩定作用。
尤其是這種情況銷延伸一至少支承區域的長度。因而，優選的是，銷在曲柄銷側軸承的長度上延伸且在該位置處穩定曲軸。這使得可以承受從連杆傳輸到曲柄銷的力，而且沒有導致曲軸撓曲，當曲軸的尺寸確定為相對易變形的時候，也是這樣。
優選的是，該銷具有至少一個軸向通道，其與軸元件的內部相連。不管銷如何，該軸向通道允許來自軸元件的空心內腔室的油到達銷上方必須潤滑的位置。
優選的是，過渡元件具有一圍繞銷的支承表面，軸元件終止於距該支承表面的一預定距離處。因而，過渡元件形成了軸向軸承的一部分。軸元件終止於距支承表面一預定距離的事實導致存在一空隙，該空隙被用作用於潤滑油的圓周通道。
優選的是，一軸承位於軸元件的曲柄銷端，且在支承表面的區域內具有一斜面。該斜面增加了油通道的自由橫截面，這樣，油運輸得到改善。
下面，基於最佳實施例並結合附圖描述了本發明，附圖為圖1曲軸的示意性剖面圖；圖2依照圖1的曲軸的透視圖；和圖3曲軸的軸元件的變形實施例。
具體實施例方式
圖1是一曲軸的示意圖，該曲軸1具有一軸元件2、一曲柄銷3和在軸元件2和曲柄銷3之間的一過渡元件4。與通常已知的曲軸一樣，曲柄銷3偏心地設置在軸元件2上。
在這種情況下，軸元件2具有一第一軸部分5，該第一軸部分5到曲柄銷3的距離比一第二軸部分6到曲柄銷3的距離大。通常，曲軸1在一個垂直位置被驅動，其中曲柄銷3位於上端，第一軸部分5也稱為下軸部分，第二軸部分6也被稱為上軸部分。
兩個軸部分5、6以套疊的方式彼此插入，且在一重疊區域7互相連接在一起。該重疊區域有一長度8。該長度8是可變的。重疊區域7的縮短將增加曲軸1的軸向長度。重疊區域7的延長將減少曲軸1的軸向長度。
第一軸部分5和第二軸部分6兩個都由深拉圓柱形的金屬薄管制成，即，軸部分5、6是由一平的薄鋼板作為深拉部件製成的。然而，深拉法限制了各軸部分5、6的可能的軸向長度。然而，通過使用幾個軸部分5、6；可提供所需要的軸元件2的長度。如果需要，也可以是更多的所示的兩個軸部分5、6互相插入，由此形成幾個重疊區域7。
下軸部分5具有一外徑，其對應於上軸部分6的內徑。由於相對小的配合公差，下軸部分5可被以摩擦配合的方式固定在上軸部分6內，其中下軸部分5被壓入上軸部分。然而，通常，下軸部分5也可由其它方式固定在上軸部分6中，例如膠粘，軟焊，焊接，如點焊，或熱套配合。
各個軸部分5、6有支承區域9、10。支承區域9、10軸向地位於重疊區域7的外部。在重疊區域7的外部，兩個軸部分5、6變形的危險是比較低的，這樣各支承區域9、10位於軸部分5、6的圓形輪廓上。
下支承區域9支撐在示意性所示的徑向軸承11上，而上支承區域10支撐在也是示意性所示的徑向軸承12上。通過一支承表面13，上徑向軸承12形成一軸向軸承的一部分。軸向軸承的另一部分是由過渡元件4形成，其在底側具有一支承表面14。
轉子15被壓到上軸部分6上。它至少部分地重疊於重疊區域7。轉子15形成一驅動馬達的一部分，驅動馬達的定子16僅僅示意性顯示出來。
對該實施例，可以看出，為什麼將下軸部分5插入上軸部分6是有利的。通常，軸元件2從上方插入轉子15。下軸部分5減少直徑具有下列好處當推壓轉子5到軸元件2上時，與下徑向軸承11相互作用的支承區域9不會受到損壞。而且，下軸部分5減少外徑，使得存在在徑向軸承11和徑向軸承11的表面上的軸承力減少，由此也減少了摩擦損失。
在其下端，即，在軸元件2遠離曲柄銷的端部，下軸部分5具有一錐體部17，其有一大致中心設置的開口18。緊挨著錐體部17，一油葉片19位於軸元件2之內。錐體部17帶有開口18，錐體部17浸在一油池內(沒有詳細顯示)和形成一油泵裝置。從油池進入軸元件2的空心內部的油由軸葉片19帶動旋轉，曲軸1旋轉的離心力使油靠著曲軸的內壁且向上擠壓。
為了對徑向軸承11進行潤滑，在下軸部分5中提供一徑向開口20。一相應的徑向開口21提供在上徑向軸承12的區域內。兩個徑向開口20、21可在深拉法製造兩個軸部分5、6時製成。具有開口18的下軸部分下端的錐體部17也可在深拉期間製成。除拋光之外，在插入並連接兩個軸部分5、6以後，支承表面9、10乃至整個軸元件2確保軸元件2和曲柄銷3平行，如果需要，一表面硬化處理，不需要分開加工。因而，浸於油池和結合到曲軸中的油泵裝置(錐體部17)也是與其餘的軸元件2同心地延長，避免了油池中可能的波的形成，甚至泡沫的形成。
在其上側，過渡元件4有一凹槽22，其中一杯形件23開口向下插入，所述的杯形件形成曲柄銷3。杯形件3有一向外彎曲的法蘭24，通過該法蘭24，杯形件23可與過渡元件4在略大的表面上相連接。這更清楚地顯示在圖2，其中相同的元件具有相同的標號。從圖2也顯示了，過渡元件4具備一配重25。
曲柄銷在凹槽22的位移3確保曲柄銷3相對於軸元件2的偏心設置。
與曲柄銷3相對的側面上，過渡元件4有一銷26，該銷26壓入上軸部分4的空心內部。當然，上軸部分6也可以是熱套到銷26上的，或者在軸部分6和銷26之間的非轉動連接可以由其他方式形成。
上軸部分6僅僅在一定限度內被推在銷26上，在軸部分6的端部和過渡元件4的軸承表面14之間保持一預定距離27，即一空隙。因而，一空隙形成，其中通道28形成在銷26端。通道28由銷26的表面上的軸向槽形成。提供另外一個通道29來改善供油。該通道29伸入貫穿過渡元件4的一孔30內，孔30終止於曲柄銷3內部並確保在曲柄銷3內部的油運輸。這裡接收的油可以通過一開口31排出，以潤滑帶有一連杆(沒有詳細顯示)的連杆軸承。
銷延伸穿過整個上支承區域10，即，它在上徑向軸承12的區域穩定軸元件2。這具有這樣的好處從連杆(沒有詳細顯示)傳遞到曲柄銷3的力可以被曲軸接受，而不會導致撓曲。
在過渡元件4的支承表面14的區域內，上徑向軸承12被斜切，即它有一斜面32。該斜面32增加了圓周的油通道33的橫截面，油通道33通過通道28、29供有油。這也改善了曲軸在軸向壓力軸承的潤滑，軸向壓力軸承由軸承表面13和軸承表面14形成。
兩個軸部分5、6和曲柄銷3是作為深拉部件製造的，而過渡元件4最好為一燒結部件製造。
圖3顯示了軸元件2的一變形實施例。與圖1相同和相應的部件具有相同的標號。
可以看到，在重疊區域7上，上軸部分6有一直徑增加部分34，通過該直徑增加部分34，一單側開口小腔35形成，當曲軸1垂直布置的時候，該孔35向上開口。向下，它由下軸部分5和上軸部分6之間的連接包圍。
另外，在下端，下軸部分5有一直徑減少36。本實施例有顯著的優勢，尤其是就供油而言。在軸元件2的內部，形成一形狀，該形狀在傳輸的油流動方向上具有一增加的直徑。這改善了形成在軸元件2旋轉時的油拋物線的成形。
在運行中斷期間，其中軸元件2不旋轉，運行期間向上運輸的油從上軸元件6向下流動，且至少部分地由孔35接收。因而，在運行以及在運行中斷期間，該孔總是會充滿油。當壓縮機啟動時，即，在軸元件2的旋轉運動開始時，孔35起到儲油的作用，導致油拋物線較快地形成，以及由此導致較快地供油到上軸承。直到現在，在軸元件2的內部實現這樣具有相當大的作用的孔35是唯一可能的。
權利要求
1.一種壓縮機曲軸，尤其是製冷壓縮機曲軸，其設有一空心軸元件、一相對於該軸元件偏心設置的曲柄銷、和一在該軸元件和該曲柄銷之間的過渡元件，其特徵在於該軸元件(2)具有以套疊方式連接的至少兩個軸部分(5、6)，所述至少兩個軸部分(5、6)在一重疊區域(7)中彼此接合。
2.依照權利要求1所述的曲軸，其特徵在於，在至少兩個軸部分(5、6)的圓周上設置有支承區域(9、10)。
3.依照權利要求2所述的曲軸，其特徵在於，包括支承區域(9、10)的軸部分(5、6)形成在軸元件(2)的端部附近。
4.依照權利要求1-3之一所述的曲軸，其特徵在於，一驅動馬達的轉子(15)至少部分地重疊於重疊區域(7)上，且以非轉動的方式固定在軸元件(2)上。
5.依照權利要求1-4之一所述的曲軸，其特徵在於，每一軸部分(5、6)是作為一深拉部件而製成的。
6.依照權利要求1-5之一所述的曲軸，其特徵在於，遠離曲柄銷的第一軸部分(5)插入接近曲柄銷的第二軸部分(6)中。
7.依照權利要求6所述的曲軸，其特徵在於，在重疊區域(7)中，第二軸部分(6)具有一直徑增加部分(34)，其形成一單側開口小腔(35)。
8.依照權利要求6或7所述的曲軸，其特徵在於，第一個軸部分(5)在軸元件(2)的端部具有錐體部(17)，一葉片(19)定位成在第一軸部分(5)的內腔室中接近錐體部(17)。
9.依照權利要求1-8之一所述的曲軸，其特徵在於，軸部分(5、6)在不使用連接元件的情況下可彼此連接在一起。
10.依照權利要求1-9之一所述的曲軸，其特徵在於，過渡元件(4)有一銷(26)，該銷(26)伸入到軸元件內。
11.依照權利要求10所述的曲軸，其特徵在於，該銷(26)至少在支承區域(10)的長度上延伸。
12.依照權利要求10或11所述的曲軸，其特徵在於，該銷(26)具有至少一個軸向通道(28、29)，所述軸向通道(28、29)與軸元件(2)的內部相通。
13.依照權利要求12所述的曲軸，其特徵在於，過渡元件(4)有一圍繞銷(26)的支承表面(14)，軸元件(2)終止於距支承表面(14)的一預定距離(27)處。
14.依照權利要求13所述的曲軸，其特徵在於，一軸承(12)位於軸元件(2)的曲柄銷端部，該軸承(12)在支承表面(14)的區域內有一斜面(32)。
全文摘要
本發明涉及一種壓縮機曲軸(1)，尤其是一種製冷壓縮機曲軸，其設有一空心軸元件(2)、一偏心設置在軸元件(2)上的曲柄銷(3)和一在軸元件(2)和曲柄銷(3)之間的過渡元件(4)。本發明的一目的在於減少製造成本。為了實現這個目的，軸元件(2)具有以套疊方式連接的至少兩個軸部分(5、6)，至少兩個軸部分(5、6)在一重疊區域(7)中彼此接合。
文檔編號F16C3/04GK1800664SQ200510137358
公開日2006年7月12日 申請日期2005年11月9日 優先權日2004年11月10日
發明者M·諾門森, F·H·伊韋爾森, C·彼得森, H·O·拉森 申請人:丹福斯壓縮器有限公司