活塞裝置的製作方法
2023-05-18 13:58:16 1
專利名稱：活塞裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種活塞裝置，其具有一個活塞以及一個連杆，該活塞有活塞頭和活塞裙，該連杆通過一個包含球的球窩接頭與活塞連接，所述球通過一個安全部件被收容於活塞中。
背景技術：
從專利US2,451,216中可以了解到這樣一種活塞裝置。這裡，活塞頭有一個軸向向內延伸的具有一個球形凹部的突出，所述球被支撐於其中。在一個可選擇的實施方案中，所述球形結構通過一個被插入活塞中的金屬片部件形成所述。這種活塞必須可用於家用冰箱。
從DE2510957A1中也可以得知在活塞和連杆之間利用球窩接頭的連接。這裡，球通過球窩容納於活塞中，所述球窩是塑料物質製成的，其被噴塗或塑模於球頭上。
JP01-141274A說明了另一種壓縮機活塞中的球窩接頭連接，其中球位於活塞頭的一個凹部中。所述球通過彈簧支撐，其具有用於潤滑油進入支承面的通道開口。
JP63-029075A2說明了一個類似的實施方案，其中活塞頭被加工成相對較厚。所述活塞頭有一個球被支撐於其中的球形凹部。所述球通過彈簧容納於活塞中，其在一個圓周突出後接合。
當在用於製冷裝置的壓縮機中使用這樣一種活塞裝置時，試圖保持製造成本較小。
發明內容
本發明基於提供這樣一種活塞裝置的任務，其在製造中是成本合算的。
由介紹中提及的活塞裝置，這個任務被這樣解決，其中所述活塞由再成形的金屬片製成並且球被支撐於加強部件的支承區域中，所述加強部件位於活塞頭和球之間。
根據這個所述實施方案，成本的降低主要可以獲得，其中活塞本身可以以一種便宜的方式製成。僅僅需要一塊具有一個在0.6-1mm範圍之間的厚度，優選範圍為0.7-0.8mm的相對薄的金屬板。這樣一種金屬板可以很容易被再成形為某種杯狀，例如通過深衝壓。杯子的底部然後形成活塞頭並且周圍的壁形成活塞裙。因此，避免了作為整件鑄件製造活塞頭。通常，由金屬板製成的活塞不能夠採用高壓，所述高壓出現在製冷壓縮機中。由於這個原因，使用了設置於活塞內的加強部件。所述加強部件具有兩個任務。首先，它加強了活塞頭，並且其次，由於它的支撐區域，它形成了一個用於接納球窩接頭裝置的球的支撐。所述球、加強部件和活塞利用安全部件被簡單地保持在一起，這實質上簡化了製造。這樣一種活塞還具有質量小的優點。這對於裝備了這樣一種活塞的壓縮機的振動行為有有利的影響，例如冷凍劑壓縮機。由於活塞加速需要的力更小，需要更少的能量和更小的平衡重量。
優選地，加強部件在徑向方向中相對於活塞頭是可移動的。因此，在徑向上保證了加強部件和活塞裙之間的距離。這個距離可以相對小。然而，它允許加強部件在裝配期間將其本身置於中心。這意味著加強部件採用一個位置，在所述位置它具有一個相對於球的最佳位置。同樣在被安裝時，加強部件將能夠輕微移動，以能夠接納球的一個小的橢圓度。
優選地，安全部件僅僅作用在球上。因此，安全部件具有一個相對於加強部件的總距離，其當然可以很小。所述安全部件沒有直接支撐加強部件，而是僅僅藉助於活塞中的球。因此，在以這樣一種方式的安裝過程中加強部件在徑向可移動是可能的，所述安裝形成了對於球的最佳位置。這意味著加強部件可以自身定中心並且補償公差。
優選地，支撐區域為球形並且具有這樣的一個半徑，其大於球的半徑。因此，公差能夠更好地被接受。
優選地，加強部件具有錐形，至少在徑向外部區域。這意味著徑向向外時加強部件變得越來越薄。因此，考慮到在徑向外部區域，作用在活塞頭上的力通過相對短的路徑總之可以被傳遞到活塞裙上。然而，在活塞頭的軸心，需要一個更大的加強部件。加強部件的形狀適合於預期的力的事實可以節省材料。首先，材料的節省確保了成本優勢。其次，然而，他們也包含了操作過程中的優點，因為活塞和它的部件可以被製成具有相對小的重量。由於一個用薄的金屬板製成的活塞已經具有比鑄鐵製成的活塞更小的質量，因此可以使用更小的平衡重量。這保持使擺動和振動較小的趨勢。因此，用金屬板製造活塞可以使噪音降低。
優選地，加強部件可以由燒結金屬、冷成形金屬或耐溫耐壓的塑料材料製成，所述塑料材料例如聚醚醚酮(PEEK)。無論如何，加強部件的重量可以被保持較小。用於製造加強部件的費用保持很小。例如，球也可以由燒結金屬製成以節省成本。
優選地，在活塞頭和加強部件之間設置至少一個油槽。所述油槽能夠使在活塞頭的內部有一個小的油流。利用所述油流，熱量可以被帶走，所述熱量是在氣體壓縮工程中在製冷劑壓縮機中產生的。因此，熱膨脹可以保持很小。
優選油槽與一個孔連接，所述末端在支承區域內。油首先被輸送到支承區域以潤滑球與加強部件間的支承區域，例如，通過連杆，並且然後可以承擔冷卻任務。
優選地，安全部件具有一個杯子的形狀，其具有周壁並設置有用於連杆通過的開口，底部的一部分對球起作用。安全部件的這個實施方案進一步提高了活塞的穩定性。另外，在圓周方向，獲得了一個相對均勻的支撐力，其作用在球上。這提高了在安全部件和加強部件間球的支撐。
所述底部在開口周圍有一個球形支承面也是有利的，所述面被支撐於球上。因此，兩個球面與球接觸，即，首先在加強部件中的支承面並且其次在安全部件中的支承面。球形支承面的半徑適合於球的半徑；然而，不需要完全一致。在一定程度上，所述安全部件具有柔性，因此支承面能適合於球的表面。
優選地，所述底部在活塞頭的方向被徑向向外傾斜。基本上，安全部件的底部則按照加強部件的輪廓。由此產生了兩種情況。第一，出現了一個間隙，通過所述間隙，油可以在加強部件和安全部件之間滲透至支承區域和支承面。這提高了球的支承的潤滑。第二，安全部件底部的至少部分圓錐形提供了這樣一個形狀，當安全部件被固定於活塞內時，具有所述形狀的支承面可以由一定的預應力被壓靠至球。
優選地，所述安全部件由鋼板製成。鋼板具有足夠的穩定性以在加強部件和在活塞內容納球。另外，鋼板具有柔性，至少在一定程度上，其將適合於在活塞內容納球。
優選地，安全部件在活塞末端的區域中朝向遠離活塞頭的方向杯固定於活塞裙上。因此，所述固定在活塞的一個區域內被作出，所述區域相對遠離壓力腔，所述壓力腔在工作過程中由活塞界定。這使所述固定將對活塞的工作特性產生負面影響的風險較小。
優選地，所述安全部件被熔焊、膠合或釺焊於活塞裙。這意味著當連接安全部件和活塞裙時不需要連接部件。儘管這樣，獲得了連接，其在很大程度上能夠適應安全部件和活塞間的力。
優選地，活塞裙具有一個帶有減少直徑的固定區域，安全部件被固定於其上。特別地，當安全部件通過熱加工，如熔焊或釺焊被固定於活塞裙上時，減少直徑的使用具有這樣的優點，通過所述固定方法活塞的圓柱形不會被負面影響。
優選地，在活塞頭和固定區域之間，活塞裙有一個進一步徑向向內成形的軸向部分，在此處安全部件從內部承載。所述軸向部分首先具有一定的支撐功能，即，在軸向看時，安全部件在兩個位置上被保持在活塞內。其次，軸向部分也具有劃定安全部件和活塞裙之間的通道的界線的功能，所述通道用於油的流動。最後，活塞裙變得更具剛性，這適合於活塞周圍工作的磨壓過程。
在安全部件在固定區域和軸向部分之間有一個油通道開口是有利的。在這種情況下，軸向部分也可以與安全部件連接以確保額外的穩定性。
下面基於與附圖相關的優選實施例對本發明詳細描述，說明圖1為活塞的側視2為根據圖1的截面II-II具體實施方式
活塞裝置1具有活塞2和連杆3，它們通過一個球窩接頭部件4彼此連接，其僅在圖2中示出。在圖2中，驅動活塞2的連杆3僅用虛線表示。
活塞2具有活塞頭5和活塞裙6，活塞頭5形成活塞2的前端並且活塞裙6形成了活塞2的周壁。從圖1中可以看到，活塞裙具有一個第一直徑減少7，其位於朝向遠離活塞頭5的一個末端8，和一個第二直徑減少9，其位於活塞裙的中間並形成一個環形槽。在這個第二直徑減少9中設置一個油出孔10，其將在下面詳細說明。
活塞2從一塊在0.7-0.8mm厚度範圍中的相對薄的金屬板深衝壓形成。因此，在製造上相對便宜。
在活塞頭5的內部設置一個加強部件11，其由燒結金屬或冷成形金屬製成。所述加強部件11形成了一個對於球13的球形支承區域12。在這種連接中，支承區域12的半徑要稍大於球13的半徑。球13有一個開口14，連杆3被固定於其中。
加強部件11以一個相對於活塞裙6內壁的周邊間隔15被設置。所述間隔至少與凹進一樣大，所述凹進由直徑減少引起，目的在於加強部件11可以被插入活塞中而不會與活塞裙6衝突。因此，在活塞裝配沒有完成時，加強部件11可以在一定限度內徑向移動。
在加強部件11和活塞頭5的內壁之間設置至少一個油槽16，所述油槽通過一個凹槽形成，所述凹槽形成在活塞頭5上的加強部件11的支承面上。方便地，可以設置幾個油槽16，例如通過兩個直徑凹槽形成，它們被設置為彼此成直角，並且在加強部件11的中間彼此交叉。通過一個在加強部件11上的中心開口17，油槽16與支承區域12連接，因此通過連杆3從外部到活塞2供應的油可以到達油槽16。
加強部件11具有圓錐形，即，在活塞頭方向上其從徑向內部到徑向外部逐步變尖。在加強部件11的中間提供了一個基本圓柱形的突出18，其在活塞2的軸向上稍微增大了支承區域12，即，平行於活塞裙6的方向。根據這個實施方案，可以認為，在徑向外部邊緣區域，作用於活塞頭5的力可以經過相對短的路徑被傳遞到活塞裙6上，雖然中間的活塞頭5將需要更大的加強。同時，示出的形狀使加強部件11的質量很小，因此活塞2和它的部件的總質量同樣將會相對很小。
也可由燒結金屬製成的球13通過安全部件19容納於支承區域12中。所述安全部件19被製成具有周壁20和底部21的杯狀。所述周壁20在圓周方向上閉合。所述底部21具有一個開口22，連杆通過所述開口被導向。
所述底部21按照加強部件11的輪廓，即，在加強部件11有一個圓錐形的位置，它有一個相應的傾斜部分23，其延伸進入圓柱部分24，所述圓柱部分以一個小的間隔環繞突出18。圓柱部分24與一個支承部分25相連，其內部形成了一個支承於球13上的球形的支承面26。支承面26的半徑與球13的半徑適合，同樣當這裡不需要完全一致時。安全部件19由鋼板製成，例如通過深衝壓。因此它具有一定的柔性，所以在一定的限定內所述支承面26可以與球13適合。然而，它也可以由能承受相應負荷的塑料材料製成。在這種情況下，可以節省額外的重量。
安全部件19僅對球13起作用，即，它不與加強部件11接觸。這包含了這樣的優勢，如上所述的設置為可在徑向移動的加強部件11可以在裝配過程中自行調節到球13。直到安全部件19被固定於活塞2中，加強部件也被基本固定於活塞內。
安全部件19的傾斜部分23按照加強部件11的傾斜的上部。因此，形成了一個間隙27，油通過所述間隙也可以從突出18的旁邊滲入支承區域12。
在所述第一直徑縮小部分7的內部形成了一個固定區域28，在所述區域安全部件19與活塞裙6連接，例如通過熔焊，膠合或釺焊。當固定區域28位於具有縮小直徑的活塞裙6部分時，在活塞裙6上的安全部件19的固定使活塞裙6從圓柱形偏離的風險將會很小。
在固定區域28和加強部件11之間，在第二個直徑縮小9的內部提供一個軸向部分29，在軸向部分29處安全部分19與活塞裙6再次被連接。然而，這裡的連接可以被避免。無論任何，安全部件19的周壁20在此處被向外支撐在活塞裙6上。
在活塞裙6與安全部件19的周壁20之間形成了一個環形通道30，所述通道30在軸向上由固定區域28和軸向部分29界定。被供給至活塞的油通過活塞2藉助於油出口10滲透入槽內，所述槽也可以被稱為潤滑槽。這裡，油通過一個區域33分別在活塞裙6或活塞頭5和安全部件19之間流動。從這裡，油可以進入間隙27以分別在加強部分11內或安全部件19內潤滑球13的支承部分。一個入口32由通道30與所述槽連接，其通過第二直徑縮小9形成。在周壁20內，安全部件19具有一個油出口31，通過所述出口，到達通道30的油從通道30噴入活塞2的內部。
以一個未被詳細示出的方式，所述安全部件19也可以以其他的方式被固定在活塞上，例如通過制動連接(catch connection)。
權利要求
1.一種活塞裝置，其具有一個活塞以及一個連杆，該活塞有有活塞頭和活塞裙，連杆藉助一個包括一個球的球窩接頭裝置與活塞連接，所述球通過一個安全部件收容於活塞內，其特徵在於，活塞(2)由再成形的金屬板製成並且球(13)被支撐於加強部件(12)的支承區域(12)內，所述加強部件位於活塞頭(5)和球(13)之間。
2.如權利要求1所述的活塞裝置，其特徵在於，加強部件(11)相當於活塞頭(5)在徑向上可移動。
3.如權利要求2所述的活塞裝置，其特徵在於，安全部件(19)僅與球(13)作用。
4.如權利要求1至3之一所述的活塞裝置，其特徵在於，支承區域(12)為球形並且有一個大於球(13)的半徑的半徑。
5.如權利要求1至4之一所述的活塞裝置，其特徵在於，加強部分(11)至少在徑向外部區域為圓錐形。
6.如權利要求1至5之一所述的活塞裝置，其特徵在於，加強部分(11)由燒結金屬、冷成形金屬或耐溫耐壓的塑料材料製成，所述塑料材料例如聚醚醚酮(PEEK)。
7.如權利要求1至6之一所述的活塞裝置，其特徵在於，在活塞頭(5)和加強部分(11)之間至少提供一個油槽(16)。
8.如權利要求7所述的活塞裝置，其特徵在於，油槽(16)與孔(17)連接，所述孔終結於支承區域(12)。
9.如權利要求1至8之一所述的活塞裝置，其特徵在於，安全部件(19)具有一個杯子的形狀，具有一個周壁(20)和一個設置用於連杆(3)通過的開口(22)的底部(21)，所述底部(21)的一部分與球(13)作用。
10.如權利要求9所述的活塞裝置，其特徵在於，底部(21)有一個環繞開口(22)的球形支承面(26)，所述面(26)被支撐於球(13)上。
11.如權利要求9或10所述的活塞裝置，其特徵在於，底部(21)在活塞頭(5)的方向中徑向向外傾斜。
12.如權利要求1至11之一所述的活塞裝置，其特徵在於，安全部件(19)由鋼板製成。
13.如權利要求1至12之一所述的活塞裝置，其特徵在於，安全部件(19)在活塞末端(8)的區域中朝向遠離活塞頭(5)的方向被固定於活塞裙(6)上。
14.如權利要求13所述活塞裝置，其特徵在於，安全部件(19)被熔焊、膠合或釺焊於活塞裙(6)上。
15.如權利要求1至14之一所述的活塞裝置，其特徵在於，活塞裙(6)有一個具有縮小直徑的固定區域(28)，安全部件(19)固定在所述區域上。
16.如權利要求15所述的活塞裝置，其特徵在於，在活塞頭(5)和固定區域(28)之間，活塞裙(6)有一個進一步徑向向內成形的軸向部分(29)，安全部分(19)從內部支承在其上。
17.如權利要求16所述的活塞裝置，其特徵在於，安全部件(19)在固定區域(28)和軸向部分(29)之間有一個油通道開口(31)。
全文摘要
本發明涉及一種活塞裝置，其具有一個活塞(2)以及一個連杆(3)，活塞(2)有活塞頭(5)和活塞裙(6)，連杆通過包含球(13)的一個球窩接頭(4)與活塞(2)連接，所述球通過一個安全部件(19)被收容於活塞(2)中。試圖以成本合算的方式製造所述活塞裝置。為了這個目的，確保所述活塞(2)由再成形的金屬板製成並且球(13)被支撐於加強部件(12)的支承區域(12)內，所述加強部分位於活塞頭(5)和球(13)之間。
文檔編號F16J1/10GK1626854SQ20041001045
公開日2005年6月15日 申請日期2004年12月2日 優先權日2003年12月3日
發明者C·彼得森, H·O·萊森, M·諾門森, F·H·伊韋爾森 申請人:丹福斯壓縮器有限公司