專利名稱：曲柄軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種曲柄軸，更確切地說，涉及一種能通過使用一種彈性構(gòu)件提高旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換效率的曲柄軸。


圖1顯示了傳統(tǒng)曲柄軸的結(jié)構(gòu)。
參照圖1，傳統(tǒng)曲柄軸包括一根旋轉(zhuǎn)軸30，連接在使旋轉(zhuǎn)軸30旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)部件10上；一個(gè)曲柄臂40，其中心連接旋轉(zhuǎn)軸30，并且其一側(cè)通過曲柄銷釘50連接在一根連桿上。在連桿60的一端，安裝有一個(gè)往復(fù)構(gòu)件20，該構(gòu)件隨連桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
更詳細(xì)地說，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件10使旋轉(zhuǎn)軸30轉(zhuǎn)動(dòng)，其中旋轉(zhuǎn)軸30的轉(zhuǎn)動(dòng)直接傳輸?shù)酵S旋轉(zhuǎn)的曲柄臂40。在這種情況下，曲柄銷釘50從曲柄臂40的旋轉(zhuǎn)中心偏離一個(gè)預(yù)定的距離，因旋轉(zhuǎn)軸30的旋轉(zhuǎn)繞一個(gè)預(yù)定半徑的圓轉(zhuǎn)動(dòng)。
連桿60連接在曲柄銷釘50上，將曲柄銷釘50的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。連桿60的垂直運(yùn)動(dòng)使連接在它上面的往復(fù)構(gòu)件20垂直運(yùn)動(dòng)。
在另一種情況中，上述操作可以反過來進(jìn)行。換言之，往復(fù)構(gòu)件20使得連接在它上面的連桿60作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。連桿60循環(huán)移動(dòng)曲柄臂40，因而使連接在旋轉(zhuǎn)軸30上的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件10轉(zhuǎn)動(dòng)，完成確定的操作。
曲柄軸是一種能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。這種曲柄軸廣泛使用在現(xiàn)代社會(huì)中。例如，車輛引擎由于往復(fù)構(gòu)件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而使旋轉(zhuǎn)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。相反，在壓縮機(jī)或者冷凍機(jī)中，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)使得往復(fù)構(gòu)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
圖2顯示了使用傳統(tǒng)曲柄軸的往復(fù)式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)。
參照圖2，傳統(tǒng)往復(fù)式壓縮機(jī)包括一個(gè)封閉的容器1，該容器確定了壓縮機(jī)的機(jī)體；一個(gè)構(gòu)架2，安裝在封閉容器1的內(nèi)部；一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，由安裝在構(gòu)架下方的定子3和轉(zhuǎn)子4構(gòu)成；一個(gè)曲柄軸30，與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子4的內(nèi)徑配合，其一端裝有偏心零件；一根連桿60，連接曲柄軸30上偏心零件和活塞22下端，用于將曲柄30的旋轉(zhuǎn)效果轉(zhuǎn)化成直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；一個(gè)圓柱體21，與構(gòu)架2上端部分和活塞22配合，其中活塞22與和曲柄軸30的偏心零件配合的連桿60連接，在圓柱體21內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
這里，曲柄軸30的一側(cè)通過曲柄銷釘與連桿60固定連接。
圓柱體21上安裝有吸入閥和排出閥，為圓柱體21吸入和排出冷卻劑氣體，其中閥四周圍有消聲器8。
以上對往復(fù)式壓縮機(jī)的配置進(jìn)行了描述，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的操作主要是使曲柄軸30旋轉(zhuǎn)，連桿60也相應(yīng)地做圓周運(yùn)動(dòng)。由于連桿60和安裝在圓柱體21內(nèi)的活塞22連接在一起，連桿60的圓周運(yùn)動(dòng)使得活塞22作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。活塞22的往復(fù)運(yùn)動(dòng)用作吸入、壓縮和排出流體。
然而，由于傳統(tǒng)的曲柄軸包含固定在連桿上的曲柄銷釘，在壓縮過程中當(dāng)曲柄軸的旋轉(zhuǎn)力原樣傳遞到連桿上時(shí)，會(huì)因壓力過大而導(dǎo)致?lián)p耗。而且，在吸入過程中，當(dāng)通過連桿與曲柄軸連接的活塞所吸入的冷卻劑少于最大吸入體積時(shí)，傳統(tǒng)往復(fù)式壓縮機(jī)的最大效率會(huì)降低。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一種優(yōu)選方式提供一種用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為往復(fù)運(yùn)動(dòng)的曲柄軸，包括一根用于引起旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸；以及一個(gè)中心連接在旋轉(zhuǎn)軸上的曲柄臂，其一側(cè)上具有導(dǎo)向槽，允許曲柄銷釘自由移動(dòng)。
在曲柄軸上，導(dǎo)向槽可以水平布置，從內(nèi)圓上的第一點(diǎn)伸向外圓上的第二點(diǎn)。另外，曲柄軸還可以包括彈性裝置作為彈性支撐，安裝在水平導(dǎo)向槽內(nèi)曲柄銷釘?shù)膬蛇叀?br> 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的另一種優(yōu)選方式提供一種用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為往復(fù)運(yùn)動(dòng)的曲柄軸，包括一根用于引起旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸；一個(gè)中心連接在旋轉(zhuǎn)軸上的曲柄臂，其一側(cè)上具有導(dǎo)向槽；以及一個(gè)在導(dǎo)向槽中自由移動(dòng)的曲柄銷釘。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的再一種優(yōu)選方式提供一種用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為往復(fù)運(yùn)動(dòng)的曲柄軸，包括一根用于引起旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸；一個(gè)中心連接在旋轉(zhuǎn)軸上的曲柄臂，其一側(cè)上具有導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽水平地從內(nèi)圓上的第一點(diǎn)伸向外圓上的第二點(diǎn)；以及一個(gè)在導(dǎo)向槽中自由移動(dòng)的曲柄銷釘。
曲柄軸還可以包括用作彈性支撐的彈性裝置，安裝在水平導(dǎo)向槽中曲柄銷釘?shù)膬蓚?cè)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的再一種優(yōu)選方式提供一種往復(fù)式壓縮機(jī)，包括一臺產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)；一個(gè)曲柄軸，具有固定在曲柄軸中心上并與電機(jī)連接的旋轉(zhuǎn)軸，水平地從內(nèi)圓伸向外圓并與中心有一定距離的導(dǎo)向槽，安裝在導(dǎo)向槽內(nèi)用作彈性支撐的彈性裝置，和一個(gè)根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向在所述導(dǎo)向槽中自由移動(dòng)的曲柄銷釘；一個(gè)通過連桿連接在所述曲柄銷釘上的活塞，與銷釘之間有一定間隔，用來執(zhí)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；以及一個(gè)圓柱體，其內(nèi)部空間可隨活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)吸入并壓縮液體。
在往復(fù)式壓縮機(jī)內(nèi)，彈性裝置優(yōu)選安裝在曲柄銷釘?shù)膬蓚?cè)。
在往復(fù)式壓縮機(jī)內(nèi)，活塞從最低點(diǎn)向最高點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)向槽中的曲柄銷釘被向外推。
在往復(fù)式壓縮機(jī)內(nèi)，活塞從最高點(diǎn)向最低點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)向槽中的曲柄銷釘被向內(nèi)推。
圖8顯示本發(fā)明第三種優(yōu)選實(shí)施例的曲柄軸中活塞的位置。
優(yōu)選實(shí)施例下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖3A和3B顯示了本發(fā)明第三種優(yōu)選實(shí)施例的曲柄軸的結(jié)構(gòu)。
參照附圖3A和3B，曲柄軸的中心連接在旋轉(zhuǎn)軸30上，以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。而且，在曲柄臂40’的一側(cè)開有徑向?qū)虿?4，和轉(zhuǎn)動(dòng)軸30相互分離，以便曲柄銷釘50自由移動(dòng)。在導(dǎo)向槽44中曲柄銷釘50的兩側(cè)，安裝有的彈性裝置43，用來對曲柄銷釘50進(jìn)行彈性支撐。彈性裝置43優(yōu)選彈簧。
而且，導(dǎo)向槽44從半徑為R1的內(nèi)圓上的一點(diǎn)伸向半徑為R2的外圓上的一點(diǎn)水平地形成。亦即，導(dǎo)向槽44沿一條直線向外延伸，從半徑為R1的內(nèi)圓上的一點(diǎn)伸向半徑為R2的外圓上的一點(diǎn)。
優(yōu)選情況下，曲柄銷釘50作為能夠在導(dǎo)向槽44中自由移動(dòng)的構(gòu)件，在彈性裝置的作用下盡量向外偏離。如圖3B所示，為了達(dá)到這個(gè)目的，彈性裝置43分成兩部分，其中優(yōu)選情況下第一彈性裝置43A較第二彈性裝置43B長。更詳細(xì)地說，第一彈性裝置43A的長度為從導(dǎo)向槽44與半徑為R1的內(nèi)圓接觸點(diǎn)到接觸曲柄銷釘50的點(diǎn)的距離。第二彈性裝置43B的長度為從曲柄銷釘50到導(dǎo)向槽44與半徑為R2的外圓接觸點(diǎn)的距離。所以，第一彈性裝置43A較第二彈性裝置43B長，這樣曲柄銷釘50可以向外偏移。
圖4用示意圖顯示了采用本發(fā)明第三種優(yōu)選實(shí)施例的曲柄軸的往復(fù)式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)。
參照圖4，往復(fù)式壓縮機(jī)具有連接在曲柄軸55上曲柄銷釘50的連桿60，和連接在連桿60末端的活塞22?；钊?2吸入并壓縮液體，同時(shí)在圓柱體21內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
下面參照附圖5A至5D進(jìn)行描述往復(fù)式壓縮機(jī)的操作。首先，當(dāng)曲柄銷釘50與圓柱體剛好相反放置，亦即，在最高點(diǎn)的位置，曲柄銷釘50在導(dǎo)向槽44中彈性裝置的彈性力作用下將向外移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)時(shí)在離心力的作用下將進(jìn)一步向外偏移。
這樣，當(dāng)曲柄軸進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向槽確定的方向與活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方向垂直，進(jìn)入圓柱體的液體受壓推動(dòng)曲柄銷釘50。然后，導(dǎo)向槽44向外和向內(nèi)方向交換，這樣曲柄銷釘50被推向?qū)虿?4。更詳細(xì)地說，導(dǎo)向槽44向外的方向指向活塞，而導(dǎo)向槽44向內(nèi)的方向指向活塞相反的方向，這樣曲柄銷釘50在導(dǎo)向槽44中被液體施加在活塞上的壓力向內(nèi)推。然而，這種推動(dòng)是通過在導(dǎo)向槽44中支撐曲柄銷釘50的彈性裝置而平緩發(fā)生的，所以使得在圓柱體中壓縮和排出液體的過程很均勻。當(dāng)然，考慮到壓縮效率，需要事先有一個(gè)預(yù)處理，把圓柱體安裝在曲柄軸的附近，這樣當(dāng)曲柄銷釘完全推到內(nèi)部時(shí)，活塞可以到達(dá)最低點(diǎn)。
當(dāng)活塞位于最低點(diǎn)時(shí)，發(fā)生壓縮和排出過程。當(dāng)活塞經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)，施加在曲柄銷釘50上的壓力減小，這樣曲柄銷釘由于彈性裝置43和離心力的作用，會(huì)逐漸被向外推。這種現(xiàn)象發(fā)生在接近最高點(diǎn)時(shí)，曲柄銷釘被迅速推向外方。這種現(xiàn)象意味著活塞將在圓柱體內(nèi)迅速向后退，以便在圓柱體內(nèi)吸入大量的流體。
在這種情況下，最低點(diǎn)表示曲柄銷釘?shù)奈恢迷谇S和圓柱體之間，而最高點(diǎn)表示曲柄銷釘相對曲柄軸位于圓柱體的對面。
下面參照圖6對由于曲柄軸的旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的活塞工作進(jìn)行描述?？梢钥闯?，活塞的速度迅速到達(dá)中點(diǎn)然后當(dāng)液體壓縮時(shí)在排斥壓力的作用下從最高點(diǎn)突然下降。這種現(xiàn)象將導(dǎo)致排出速率不穩(wěn)定，引起過度壓縮的損失。
在本發(fā)明第三種優(yōu)選實(shí)施例的往復(fù)式壓縮機(jī)中，壓縮液體時(shí)彈性裝置的操作使活塞的速度只發(fā)生平緩的變化，這樣液體平穩(wěn)壓縮，避免了過度壓縮的損失，這與現(xiàn)有技術(shù)是不一樣的。
而且，彈性裝置使活塞速度在最高點(diǎn)附近的變化比相關(guān)工藝更為迅速，因而提高了流體的吸入量。
下面對比現(xiàn)有技術(shù)描述本發(fā)明第三種優(yōu)選實(shí)施例的曲柄軸中活塞的位置。
圖7顯示在傳統(tǒng)曲柄軸上的活塞位置，圖8顯示本發(fā)明第三種優(yōu)選實(shí)施例的曲柄軸上的活塞位置。
參照圖7，可以看到，當(dāng)曲柄銷釘50在曲柄軸轉(zhuǎn)動(dòng)的帶動(dòng)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，活塞22作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，活塞22的位置P根據(jù)公式1確定X＝L1cosθY＝L1sinθP=X+L22-Y2]]>…公式1，其中X和Y是曲柄銷釘?shù)淖鴺?biāo)，L1是旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷釘?shù)木嚯x，L2是曲柄銷釘?shù)交钊木嚯x，P是旋轉(zhuǎn)中心到活塞的距離。
相反，如圖8所示，本發(fā)明第三種優(yōu)選實(shí)施例的曲柄軸上活塞的位置P′由公式2確定P=L1cosθ+(L22-L12sinθ2)]]>…公式2，
其中L1是旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷釘?shù)木嚯x，L2是曲柄銷釘?shù)交钊木嚯x，P是旋轉(zhuǎn)中心到活塞的距離。
如圖8所示，L2具有不變的恒定長度，而L1則由于所施加的彈簧力而長度會(huì)發(fā)生改變。
距離L1按照公式3變化L1＝Y(jié)[F銷釘]cos(ωt-) …公式3，其中Y和φ是振幅和相位角，ω是該受阻尼的機(jī)構(gòu)的角速率。
在上述本發(fā)明的曲柄軸中，除了傳統(tǒng)活塞運(yùn)動(dòng)以外，還有由彈簧引起的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)會(huì)附加在活塞的運(yùn)動(dòng)上。
如上所述，本發(fā)明第三種優(yōu)選實(shí)施例的曲柄軸上開有從內(nèi)部指向外部的水平導(dǎo)向槽，以及在導(dǎo)向槽中支撐曲柄銷釘?shù)膹椥匝b置。因此，能夠獲得平緩光滑地壓縮流體，可以防止過度壓縮造成的損失。在吸入液體時(shí)，通過使用彈性裝置引起的附加回退量，使得吸入性能得到提高。
因此，本發(fā)明具有曲柄軸高效轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為往復(fù)運(yùn)動(dòng)的曲柄軸，包括一根引起旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸；以及一個(gè)中心連接在旋轉(zhuǎn)軸上的曲柄臂，其一側(cè)具有導(dǎo)向槽，允許曲柄銷釘自由移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的曲柄軸，其特征是導(dǎo)向槽水平布置，從內(nèi)圓上的第一點(diǎn)伸向外圓上的第二點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的曲柄軸，還包括配置在所述水平導(dǎo)向槽內(nèi)在所述曲柄銷釘兩側(cè)用作彈性支撐的彈性裝置。
4.一種用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為往復(fù)運(yùn)動(dòng)的曲柄軸，包括一根引起旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸；一個(gè)中心連接在旋轉(zhuǎn)軸上的曲柄臂，其一側(cè)上具有導(dǎo)向槽；以及一個(gè)在導(dǎo)向槽中自由移動(dòng)的曲柄銷釘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的曲柄軸，其特征是導(dǎo)向槽在內(nèi)圓半徑和外圓半徑之間，離所述曲柄臂中心有一定距離。
6.一種用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為往復(fù)運(yùn)動(dòng)的曲柄軸，包括一根引起旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸；一個(gè)中心連接在旋轉(zhuǎn)軸上的曲柄臂，其一側(cè)上具有導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽水平地從內(nèi)圓上的第一點(diǎn)伸向外圓上的第二點(diǎn)；以及一個(gè)在導(dǎo)向槽中自由移動(dòng)的曲柄銷釘。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的曲柄軸，還包括配置在所述水平導(dǎo)向槽內(nèi)在所述曲柄銷釘兩側(cè)用作彈性支撐的彈性裝置。
8.一種往復(fù)式壓縮機(jī)，包括一個(gè)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)；一個(gè)曲柄軸，具有固定在所述曲柄軸中心上并與所述電機(jī)連接的旋轉(zhuǎn)軸，水平地從內(nèi)圓伸向外圓并與中心有一定距離的導(dǎo)向槽，在所述導(dǎo)向槽內(nèi)用作彈性支撐的彈性裝置，和一個(gè)根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向在所述導(dǎo)向槽中自由移動(dòng)的曲柄銷釘；一個(gè)通過連桿連接在所述曲柄銷釘上的活塞，與銷釘之間有一定間隔，用來執(zhí)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)；以及一個(gè)圓柱體，其內(nèi)部空間用于隨活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)吸入并壓縮液體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的往復(fù)式壓縮機(jī)，其特征是曲柄銷釘?shù)膬蓚?cè)都裝有彈性裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的往復(fù)式壓縮機(jī)，其特征是當(dāng)活塞從最低點(diǎn)移到最高點(diǎn)時(shí)，所述曲柄銷釘在導(dǎo)向槽中被向外推。
11.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的往復(fù)式壓縮機(jī)，其特征是當(dāng)活塞從最高點(diǎn)移到最低點(diǎn)時(shí)，所述曲柄銷釘在導(dǎo)向槽中被向內(nèi)推。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種曲柄軸，具有允許曲柄銷釘移動(dòng)的導(dǎo)向槽，從而可以根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整活塞的往復(fù)距離。曲柄軸包括一根引起旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸，一個(gè)連接到旋轉(zhuǎn)軸中心的曲柄臂，其一側(cè)具有徑向水平配置的導(dǎo)向槽，允許曲柄銷釘自由運(yùn)動(dòng)，以及安裝在導(dǎo)向槽中的彈性裝置，能夠提高吸入和壓縮流體的性能。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)柔順的壓縮而避免過度壓縮造成的損失。同時(shí)，通過使用彈性裝置而增加了額外回退量，提高了吸入性能。
文檔編號F16C3/26GK1441174SQ0214093
公開日2003年9月10日 申請日期2002年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月28日
發(fā)明者李仁遠(yuǎn), 安光協(xié), 李廷鎬, 李寅燮 申請人:Lg電子株式會(huì)社