專利名稱：線性壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線性壓縮機(jī)，其特別地但不僅僅用于冰箱中。
背景技術(shù)：
壓縮機(jī)(尤其是冰箱壓縮機(jī))通常是由回轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的。但是，即使在它們最有效的形式中，在將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的曲柄系統(tǒng)方面也存在顯著的損耗?；蛘?，可以采用不需要曲柄的回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，但是向心負(fù)載又太高，從而導(dǎo)致相當(dāng)大的摩擦損耗。由線性電機(jī)驅(qū)動(dòng)的線性壓縮機(jī)不會(huì)有這些損耗，并且可以被設(shè)計(jì)成其軸承負(fù)載足夠低，從而允許使用如美國專利No.5,525,845中所披露的空氣靜力氣體軸承，其中適于側(cè)向移動(dòng)的連桿允許低的軸承負(fù)載。
在1970年由機(jī)械出版社(倫敦)出版的、JW Powell的題為“空氣靜力軸承”的文獻(xiàn)中，包含有空氣靜力氣體軸承的說明。但是，在正常的制造公差和設(shè)備的情況下，難以生產(chǎn)出有效的氣體軸承。
普通的壓縮機(jī)安裝在氣密密封的殼體內(nèi)，所述殼體在使用中用作制冷氣的容器。制冷氣從該容器中被抽進(jìn)壓縮機(jī)并且通過從壓縮機(jī)中導(dǎo)出的排氣導(dǎo)管通過殼體排出。
壓縮機(jī)的操作涉及導(dǎo)致壓縮機(jī)裝置振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件沿著所有三個(gè)軸線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。為了降低該振動(dòng)的外部噪音影響，該壓縮機(jī)安裝在密封殼體內(nèi)的隔離彈簧上。
在線性壓縮機(jī)中，活塞相對(duì)于缸體只沿著一個(gè)軸線振動(dòng)，并且因此在任何一個(gè)固定的部件上施加反作用力。針對(duì)該問題所提出的一個(gè)解決方案是以平衡且相對(duì)的方式使一對(duì)壓縮機(jī)同步地運(yùn)行。但是，該布置方案對(duì)于應(yīng)用在日用物品(例如家用冰箱)中來說太復(fù)雜且昂貴。另一個(gè)解決方案是增加共振配重以減小振動(dòng)。但是，該方案限制了壓縮機(jī)的運(yùn)行，因?yàn)榕渲厥秦?fù)回饋裝置，并且限于基本的不平衡力。在1990年的第六屆國際低溫技術(shù)會(huì)議論文集中(會(huì)議在馬薩諸塞州的普利茅斯舉行)，Gully和Hanes在題為“用于IR系統(tǒng)的小型回轉(zhuǎn)和線性低溫冷卻機(jī)的振動(dòng)特征”的文章中還提出了一種解決方案。該解決方案涉及在殼體內(nèi)單獨(dú)地支承壓縮機(jī)的活塞部件和缸體部件，這樣“定子便作為配重”。但是，在將該設(shè)計(jì)應(yīng)用在家用冰箱中時(shí)，在活塞質(zhì)量較低時(shí)會(huì)出現(xiàn)問題。在這種壓縮機(jī)中，由于排放壓力增加，所以壓縮氣體的力起著彈簧力(“氣體彈簧”)的作用，這在排放壓力增加時(shí)提高了運(yùn)行速度。因?yàn)椤暗谌闭駝?dòng)模式(其中活塞和缸體彼此同相地振動(dòng)但是與壓縮機(jī)外殼不同相)的頻率只是稍稍高于理想的“第二模式”(其中外殼不振動(dòng)并且活塞和缸體不同相)的頻率，所以這是一個(gè)問題。因此，當(dāng)“氣體彈簧”開始工作并且有效地使“第二”模式頻率升高并最終高于“第三”模式頻率時(shí)，該外殼開始令人難以忍受地振動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種小型線性壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)可以克服上述缺陷。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種線性壓縮機(jī)，它包括一連接在一第一本體和一第二本體之間的彈簧，該第二本體可沿一第一方向相對(duì)于所述第一本體往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該彈簧包括至少一個(gè)安裝在所述第一本體上的第一安裝點(diǎn)，
至少一個(gè)安裝在所述第二本體上的第二安裝點(diǎn)，連接在所述第一安裝點(diǎn)和所述第二安裝點(diǎn)之間的第一彈簧臂，所述第一彈簧臂包括一個(gè)基本上垂直于所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向延伸的徑向部分、一基本上具有恒定曲率的大半徑曲線以及一位于所述徑向部分和所述大半徑曲線之間并比所述大半徑曲線更陡的曲線，連接在所述第一安裝點(diǎn)和所述第二安裝點(diǎn)之間的第二彈簧臂，所述第二彈簧臂包括一個(gè)基本上垂直于所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向延伸的徑向部分、一基本上具有恒定曲率的大半徑曲線以及一位于所述徑向部分和所述大半徑曲線之間并比所述大半徑曲線更陡的曲線，所述第一彈簧臂和所述第二彈簧臂中的每一個(gè)的形狀這樣設(shè)置，以使得對(duì)于各彈簧臂而言，當(dāng)該形狀投影到一垂直于所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向并包括所述徑向部分的平面上時(shí)，所述徑向部分在所述第一安裝點(diǎn)和所述第二安裝點(diǎn)中的至少一個(gè)處基本上相對(duì)于所述大半徑曲線徑向延伸，并且各安裝點(diǎn)位于所述大半徑曲線的曲率中心處或靠近該曲率中心。
對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離如在附屬的權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明范圍的情況下，可以得出多種結(jié)變化和不同于本發(fā)明的實(shí)施例和應(yīng)用。在這里所公開內(nèi)容和說明僅僅是說明性的，其并不意味著要進(jìn)行任何限制。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的線性壓縮機(jī)的斷面圖；圖2為圖1的線性壓縮機(jī)的主彈簧的第一實(shí)施例的平面視圖；圖3為圖1的線性壓縮機(jī)的主彈簧的一可選第二實(shí)施例的平面圖；圖4為圖1的壓縮機(jī)的主彈簧的一優(yōu)選第三實(shí)施例的透視圖；
圖5為從可選方向看的圖4的主彈簧的透視圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方式的缸體襯墊的透視圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)第二優(yōu)選形式的缸體襯墊的透視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中所示的本發(fā)明的實(shí)施例包括有與往復(fù)式自由活塞壓縮機(jī)相連的永磁線性電機(jī)。缸體9在壓縮機(jī)外殼30內(nèi)由缸體彈簧14和排放管18支撐。通過由缸體孔道以及借助于彈簧固定件25安裝的彈簧13所形成的軸承徑向地支撐活塞11。主彈簧15連接在活塞部件11和缸體部件9之間。整個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)是活塞11和缸體9的運(yùn)動(dòng)的總和。
該往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過吸氣口26經(jīng)由吸氣消聲器20經(jīng)過吸氣管12抽進(jìn)氣體并且通過閥板21中的吸入閥口24進(jìn)入壓縮空間28。然后壓縮氣體通過排氣閥口23離開，在排氣消聲器19中被消聲，并且通過排氣管18排出。
缸體9由排氣管18和缸體彈簧14支撐，它們沿著軸向方向具有組合的剛度k缸體?；钊?1由將在下面所述的氣體軸承徑向地支撐。在活塞和缸體的共振過程中，主彈簧具有剛度k主，因此從下面關(guān)系式中可以估算出第二模式共振頻率fn。
其中m缸體、m活塞是活塞和缸體彈簧的簧上質(zhì)量，fn通常比所要求的運(yùn)行頻率小10-20Hz，從而允許由于壓縮氣體、有效缸體彈簧(彈簧14和排放管18的組合)以及活塞彈簧13的剛度而引起的頻率增加。根據(jù)下面關(guān)系選擇活塞彈簧的剛度k活塞。

彈簧力通過彈簧固定件25和徑向柔性活塞桿124被傳遞給活塞。電磁力從雙極磁鐵22通過活塞凸緣7被傳遞給活塞。雙極磁鐵22相互結(jié)合并且連接在活塞凸緣7上。
壓縮機(jī)電機(jī)包括一由兩部分構(gòu)成的定子以及一轉(zhuǎn)子。該定子包括一內(nèi)部定子6和一護(hù)鐵5。該內(nèi)部定子帶有線圈1、2，該轉(zhuǎn)子包括雙極磁鐵22。該定子與轉(zhuǎn)子磁鐵22的磁性相互作用在活塞11(通過凸緣7安裝在轉(zhuǎn)子上)上產(chǎn)生出往復(fù)力。
假設(shè)電流的振蕩頻率接近機(jī)械系統(tǒng)的自然共振頻率，則線圈1和2中的振蕩電流(不必是正弦曲線)將使活塞11相對(duì)于缸體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。該振蕩力在定子部件上產(chǎn)生作用力。因此定子6必須通過粘接劑、冷縮配合或夾具等剛性地連接在缸體9上。護(hù)鐵5夾持在或連接在定子安裝件17上。
定子安裝件17還夾持著主彈簧15的外端，并且還使相對(duì)薄弱的護(hù)鐵5保持為圓形且與內(nèi)部定子6同心。整個(gè)壓縮機(jī)組件在壓縮機(jī)外殼30內(nèi)部被氣密地密封。
在本發(fā)明中提出，主彈簧15的剛度要比有效缸體彈簧以及活塞彈簧的剛度大得多。該“主彈簧”使“第二”模式頻率上升至高于“第三”模式頻率，從而“氣體彈簧”僅進(jìn)一步使這些模式頻率差值更大。
實(shí)際的運(yùn)行頻率(“第二”模式頻率)是由活塞和缸體質(zhì)量的復(fù)雜關(guān)系以及活塞彈簧、缸體彈簧和主彈簧15的剛度來確定的。另外，當(dāng)排氣壓力高于彈簧當(dāng)量剛度時(shí)，壓縮氣體的剛度k氣必須加在主彈簧的剛度上。但是，在缸體彈簧相當(dāng)軟(比如說為主彈簧剛度的1/100)的情況下，則運(yùn)行頻率由下式合理精確地表示
通過減小振蕩質(zhì)量并且通過確保活塞和缸體彈簧相對(duì)較軟，從而可以幾乎消除由于在所希望的第二模式下活塞/缸體運(yùn)動(dòng)之外的原因所引起的外部振動(dòng)。通過根本不需要缸體彈簧并僅僅留下排放管18的內(nèi)在剛度(在1000N/m左右，或者在采用冷卻管的情況下，結(jié)合了排放管和冷卻管的剛度例如為2000N/m)，從而可以把有效缸體彈簧剛度降低到最小。在有效缸體彈簧剛度僅僅包括排放管的剛度(大約為1000N/m)的情況下，活塞彈簧的剛度應(yīng)當(dāng)為 在缸體與活塞的質(zhì)量比為10比1的情況下，這意味著給出一非常柔軟的活塞彈簧(100N/m)。
對(duì)于在大約75Hz下共振的帶有主彈簧的壓縮機(jī)而言，如果活塞質(zhì)量為100克左右并且缸體與活塞的質(zhì)量比為10比1，則主彈簧剛度(K主)必須大約為20000N/m。通常氣體彈簧的數(shù)值將低于但不是大大低于主彈簧的數(shù)值。在上述情況下，運(yùn)行頻率被預(yù)期為99Hz，其中氣體彈簧(K氣)大約為15000N/m。
活塞11在缸體內(nèi)由空氣靜力氣體軸承支撐。壓縮機(jī)的缸體部件包括具有從中穿過的孔道的缸體9和位于所述孔道內(nèi)的缸體襯墊10。缸體襯墊10可以由適當(dāng)?shù)牟牧现瞥桑越档突钊p。例如，它可以由纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料例如含有15％PTFE(優(yōu)選)的碳纖維增強(qiáng)尼龍形成，或者可以是其中的石墨片具有自潤滑效果的鑄鐵。另外參照圖6和7，缸體襯墊10具有從中穿過的開口31，它從其外面的缸體表面70延伸到其內(nèi)孔道71上?；钊?1在內(nèi)孔道71中運(yùn)行，并且這些開口31形成氣體軸承。壓縮氣體通過一系列氣體軸承通道8被提供給開口31。氣體軸承通道8在它們的其它端部處向氣體軸承供應(yīng)管道16打開，該供應(yīng)管道在襯墊10和缸體9之間圍繞著缸體襯墊10在其頭端處形成為環(huán)形腔室。氣體軸承供應(yīng)管道16又通過壓縮機(jī)缸體蓋的壓縮氣體進(jìn)氣管即消聲器19由小的供應(yīng)通道73供給。供應(yīng)通道73的小尺寸控制著軸承供應(yīng)管道16中的壓力，因此限制了氣體軸承的氣體消耗。
氣體軸承通道8在缸體的孔道74中或在缸體襯墊的外壁70中形成為凹槽80或81。這些凹槽80或81與其它缸體或缸體襯墊的壁結(jié)合形成導(dǎo)向開口31的封閉通道8。應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然這些凹槽可以設(shè)在任一部分上，但是與形成在缸體部件中相比它們更容易形成在襯墊部件中，最好形成在外表面而不是內(nèi)表面上。因?yàn)槟軌驅(qū)疾蹤C(jī)加工在一個(gè)或另一個(gè)部件的表面上，而不是必須鉆出孔道，這是制造工藝的顯著改進(jìn)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，發(fā)生在氣體軸承通道中的壓降必須與在活塞和缸體襯墊的孔道之間的排出流中的壓降相似。由于活塞11和缸體襯墊孔道71之間的間隙(對(duì)于小型的壓縮機(jī)來說)只有10-15微米，所以通道8的斷面尺寸必須非常小，例如為120微米寬、40微米深。這些小尺寸使得軸承通道的制造非常困難。
但是，參照圖6和7，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，可以通過增加通道8的長度來很容易地完成該壓降的匹配，從而該通道的橫斷面面積也可以被增大。該較長但具有較大橫斷面的通道具有類似于窄短通道的流動(dòng)阻力。就先前的實(shí)施例來說，這些尺寸可以變成200微米寬、70微米深。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于，可以在襯墊部件10或缸體部件9的表面中形成任意合適形狀的凹槽80或81，這些凹槽然后與其它部件結(jié)合形成通道8。這些凹槽可以形成為具有任意路徑，并且如果選擇一種曲折路徑，則這些凹槽的長度可以顯著大于在氣體軸承供應(yīng)管道和相應(yīng)形成氣體軸承的開口之間的直接路徑。在圖6和7中顯示出兩個(gè)可能的選擇方案，分別為螺旋形路徑和蛇形路徑。根據(jù)通道的優(yōu)選橫斷面積來選擇便于制造的相應(yīng)路徑的長度(機(jī)加工或可以通過其它一些方法例如精確模制)。
運(yùn)行頻率越高則電機(jī)尺寸越小，但是要求更大的彈簧剛度，并且因此在彈簧中出現(xiàn)更高的應(yīng)力。因此采用最高質(zhì)量的彈簧材料對(duì)于壓縮機(jī)壽命來說是重要的。在普通的線性壓縮機(jī)中，通常采用由壓制彈簧鋼板制成的主彈簧。但是，在壓制操作中沖切出的邊緣需要進(jìn)行仔細(xì)的拋光，以恢復(fù)該彈簧鋼板的原始強(qiáng)度。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，主彈簧由圓形斷面琴用鋼絲制成。如圖2所示的第一實(shí)施例，該主彈簧可以被卷繞以形成一螺旋彈簧15。該螺旋彈簧15具有一對(duì)呈180度并不成一條直線(相互平行)的螺旋臂50、51，這樣每個(gè)臂的路徑在另一個(gè)臂的相鄰匝之間?；钊惭b點(diǎn)52在連接橋53的中心處，并且用于彈簧的每個(gè)臂的缸體安裝點(diǎn)54在臂的外端處。
琴用鋼絲的極高的疲勞強(qiáng)度得到有效的利用，并且無須隨后的拋光操作。如果需要增加側(cè)向剛性，則琴用鋼絲可以變形10％，以得到橢圓截面。為了簡化主彈簧的連接，可以使用方形截面的鋼絲，或者彈簧的連接端可以壓成扁平形狀，如圖所示。
但是，圖3顯示了主彈簧的一個(gè)可以替換和優(yōu)選的第二實(shí)施例。該彈簧也可以由琴用鋼絲形成，并利用了其高疲勞強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。
圖3中，彈簧59包括一對(duì)安裝點(diǎn)60，61，用于安裝其中的一個(gè)壓縮機(jī)部件(缸體部件)，并具有一個(gè)中央安裝點(diǎn)62，用于安裝另一個(gè)壓縮機(jī)部件(活塞部件)。彈簧59包括一對(duì)曲率半徑基本恒定的曲線形部分63，64，它們中的每一個(gè)均以各自的缸體安裝點(diǎn)60，61為中心。這些部分在活塞安裝點(diǎn)62處相切。每一個(gè)部分在其端部65，66處平滑彎曲，以在缸體安裝點(diǎn)67，68處沿徑向?qū)?zhǔn)。該位于端部65，66處的更陡的過渡彎曲部分是優(yōu)選選擇的，以保持沿著過渡區(qū)域的應(yīng)力分布基本均勻。缸體安裝端67，68優(yōu)選與缸體安裝點(diǎn)60，61之間的直線一致。為了使得被彈簧占據(jù)的整個(gè)空間具有最好的性能，彈簧59的恒定曲率部分63，64盡可能長。因此在分別向缸體安裝點(diǎn)60、61更陡地彎曲之前，它們從活塞安裝點(diǎn)62延伸大約325度。該結(jié)構(gòu)使得彈簧的各部分能夠避免相互干涉。整個(gè)彈簧呈現(xiàn)出一種8字形。
通過活塞安裝點(diǎn)62相對(duì)于缸體安裝點(diǎn)60，61位移(指向紙平面外面)，從而使恒定曲率曲線部分63，64處于扭轉(zhuǎn)中。由于半徑恒定，所以沿著每個(gè)部分63，64的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力也基本上恒定。由于缸體安裝部分67，68的徑向或基本徑向方向，缸體安裝件處的彈簧部分的任何扭轉(zhuǎn)應(yīng)力被最小化，并且改善了彈簧59在缸體部件上的安裝。彈簧的中心安裝點(diǎn)62具有高的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，但這不會(huì)顯著地使安裝復(fù)雜化，因?yàn)榭梢允拱惭b件圍繞著彈簧臂，并且具有彈性(如橡皮)保護(hù)罩，以允許彈簧臂在安裝件內(nèi)運(yùn)動(dòng)。彈簧臂在安裝件內(nèi)的運(yùn)動(dòng)將是循環(huán)的，并且由于彈簧的對(duì)稱性(該彈簧通過180度回轉(zhuǎn)地對(duì)稱)和循環(huán)力，所以彈簧臂的運(yùn)動(dòng)不會(huì)引起安裝件沿著彈簧臂爬行或行走。應(yīng)該注意的是，該彈簧結(jié)構(gòu)是結(jié)合鋼絲形成方法而不是成型鋼板方法特別研制的。但是(在下面一些更復(fù)雜的實(shí)施例中受到限制)，還可以采用成型鋼板方法制造該幾何形狀的彈簧，但是可能不會(huì)實(shí)現(xiàn)某些優(yōu)點(diǎn)(例如，均勻的應(yīng)力特別適用于具有恒定橫截面的鋼絲)。
可以理解，只要不脫離本發(fā)明的范圍，圖3的彈簧也可以有變化。特別是，如果該彈簧被形成為使得彈簧臂在壓縮機(jī)安裝件處垂直于壓縮機(jī)安裝件之間的線，那么該臂可以連續(xù)，以形成一個(gè)等同的(盡管是鏡像的)環(huán)，在一第一環(huán)之下或之上，返回至另一個(gè)壓縮機(jī)安裝件。該環(huán)當(dāng)然可以在第一環(huán)之下或之上具有第二活塞連接位置。在另一個(gè)壓縮機(jī)連接位置處，端部可以接合或該第二環(huán)可以連續(xù)通過該連接位置以形成第三個(gè)環(huán)，它在第二個(gè)環(huán)之下(如果需要可以在上面)，返回至第一壓縮機(jī)安裝點(diǎn)(或至少返回至恰在之上或之下的安裝點(diǎn))。環(huán)的這種鏈接可以繼續(xù)下去，以包括所需要數(shù)量的環(huán)而獲得所需要的彈簧常數(shù)。很明顯，這是一種平面彈簧結(jié)構(gòu)，它不能通過成型鋼板方法構(gòu)成。
但是，圖4和5中顯示了主彈簧的優(yōu)選第三實(shí)施例。
在該優(yōu)選第三實(shí)施例中，主彈簧采取了平面彈簧之外的形式。它保留了第二實(shí)施例的許多特征，因此在特征明顯相似之處使用了相同的參照數(shù)字。
彈簧15包括一對(duì)用于安裝在一個(gè)壓縮機(jī)部件例如缸體部件上的自由端。該彈簧15還具有用于安裝在活塞部件上的其它安裝點(diǎn)。
彈簧15包括一對(duì)曲率半徑基本上恒定的彎曲部分63，64，它們中的每一個(gè)都環(huán)繞著通過相應(yīng)的安裝端。這些彎曲部分中的每一個(gè)在大約360°范圍的長度上延伸。每個(gè)部分在其兩個(gè)端部處平滑地彎曲。在端部65，66處，它們彎曲成使它們在缸體安裝端部處的長度部分67，68徑向?qū)?zhǔn)。在端部65、66處，選擇更陡的過渡曲線，以沿著過渡部分保持基本上均勻的應(yīng)力分布。圖4和5的彈簧15相對(duì)于圖3的彈簧59的改進(jìn)之處在于，彈簧15的恒定曲率部分63，64可以具有任意程度的長度，包括超過360°。在所述的實(shí)施例中，它們中的每個(gè)都具有大約360°范圍內(nèi)的長度。
在圖4和5中所述的方式中。彈簧15的安裝點(diǎn)60，61處于其一上方。中心安裝點(diǎn)62處于其一下方。恒定的彎曲部分63，64在它們的下面端部處平滑地彎曲，以在徑向上對(duì)準(zhǔn)，并且以安裝點(diǎn)62處的彈簧的圓形直徑連續(xù)延伸。該直徑的直線基本上垂直于在缸體部件安裝點(diǎn)60，61處的端部67，68的直線。
通過使活塞安裝點(diǎn)62相對(duì)于安裝點(diǎn)60，61移位，從而使恒定半徑的曲線63，64處于扭轉(zhuǎn)中。沿著每個(gè)部分63，64的扭應(yīng)力也基本上恒定。由于缸體安裝部分67，68和活塞安裝點(diǎn)62的徑向或基本徑向方向，缸體安裝端部處以及活塞安裝點(diǎn)處的任何扭轉(zhuǎn)應(yīng)力被最小化，并且改進(jìn)了彈簧15在缸體部件和活塞部件上的安裝。
權(quán)利要求
1.一種線性壓縮機(jī)，它包括一連接在一第一本體和一第二本體之間的彈簧，該第二本體可沿一第一方向相對(duì)于所述第一本體往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該彈簧包括至少一個(gè)安裝在所述第一本體上的第一安裝點(diǎn)，至少一個(gè)安裝在所述第二本體上的第二安裝點(diǎn)，連接在所述第一安裝點(diǎn)和所述第二安裝點(diǎn)之間的第一彈簧臂，所述第一彈簧臂包括一個(gè)基本上垂直于所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向延伸的徑向部分、一基本上具有恒定曲率的大半徑曲線以及一位于所述徑向部分和所述大半徑曲線之間并比所述大半徑曲線更陡的曲線，連接在所述第一安裝點(diǎn)和所述第二安裝點(diǎn)之間的第二彈簧臂，所述第二彈簧臂包括一個(gè)基本上垂直于所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向延伸的徑向部分、一基本上具有恒定曲率的大半徑曲線以及一位于所述徑向部分和所述大半徑曲線之間并比所述大半徑曲線更陡的曲線，所述第一彈簧臂和所述第二彈簧臂中的每一個(gè)的形狀這樣設(shè)置，以使得對(duì)于各彈簧臂而言，當(dāng)該形狀投影到一垂直于所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向并包括所述徑向部分的平面上時(shí)，所述徑向部分在所述第一安裝點(diǎn)和所述第二安裝點(diǎn)中的至少一個(gè)處基本上相對(duì)于所述大半徑曲線徑向延伸，并且各安裝點(diǎn)位于所述大半徑曲線的曲率中心處或靠近該曲率中心。
2.如權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，所述第一彈簧臂的大半徑曲線的曲率與所述第二彈簧臂的大半徑曲線的曲率基本相同。
3.如權(quán)利要求1或2所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，所述大半徑曲線中的至少一個(gè)以大于90度的角度彎曲。
4.如權(quán)利要求3所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，所述大半徑曲線中的至少一個(gè)以大于270度的角度彎曲。
5.如權(quán)利要求3所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，所述大半徑曲線中的每一個(gè)以大約135度的角度彎曲。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，所述彈簧通過180度旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，具有兩個(gè)所述第一安裝點(diǎn)和一個(gè)所述第二安裝點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求7所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，在所述第二安裝點(diǎn)處，每個(gè)所述彈簧臂的路徑垂直于所述第一安裝點(diǎn)之間的直線。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，每個(gè)所述彈簧臂的所述大半徑曲線基本上呈螺旋狀。
10.如權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，每個(gè)螺旋的軸線是平行的。
11.如權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，每個(gè)螺旋的軸線基本上是同軸的。
12.如權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，每個(gè)所述第一安裝點(diǎn)位于一第一平面中，每個(gè)所述第二安裝點(diǎn)位于一第二平面中，該第二平面至少基本上與所述第一平面平行。
13.如權(quán)利要求12所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，所述第一彈簧臂的一徑向部分和所述第二彈簧臂的一徑向部分對(duì)準(zhǔn)并結(jié)合為所述彈簧的一直徑部分，一單一第二安裝點(diǎn)位于所述彈簧的直徑部分上。
14.如權(quán)利要求13所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，所述第一安裝臂和第二安裝臂中的每一個(gè)在其相應(yīng)的第一安裝點(diǎn)處具有一徑向延伸部分，所述徑向延伸部分基本上對(duì)準(zhǔn)。
15.如權(quán)利要求14所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，位于所述第二平面中的所述直徑部分的取向垂直于位于所述第一平面中的所述徑向延伸部分的取向。
16.如權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，所述彈簧由一段具有基本恒定截面的高疲勞強(qiáng)度鋼絲構(gòu)成。
17.如權(quán)利要求1-8和16中任一項(xiàng)所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，每個(gè)所述彈簧臂僅僅包括所述徑向部分、所述大半徑曲線和所述更陡曲線。
18.如權(quán)利要求1-4和6-16中任一項(xiàng)所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，每個(gè)所述彈簧臂順序地包括所述徑向部分、所述更陡曲線、所述大半徑曲線、所述更陡曲線和所述徑向部分。
19.如權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于，所述活塞部件在所述彈簧上的所述安裝件包括一在所述第二安裝點(diǎn)處圍繞或環(huán)繞所述彈簧臂的相對(duì)柔性的安裝件。
全文摘要
一種線性壓縮機(jī)，它包括連接在第一本體和可沿第一方向相對(duì)于第一本體往復(fù)運(yùn)動(dòng)的第二本體之間的彈簧，該彈簧包括至少一個(gè)安裝在第一本體上的第一安裝點(diǎn)；至少一個(gè)安裝在第二本體上的第二安裝點(diǎn)；連接在第一和第二安裝點(diǎn)之間的第一和第二彈簧臂，其分別包括基本上垂直于所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向延伸的徑向部分、基本上具有恒定曲率的大半徑曲線和位于所述徑向部分和所述大半徑曲線之間并比所述大半徑曲線更陡的曲線，所述第一和第二彈簧臂的形狀被設(shè)計(jì)成當(dāng)該其投影到垂直于所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向并包括所述徑向部分的平面上時(shí)，該徑向部分在第一和第二安裝點(diǎn)中的至少一個(gè)處相對(duì)于大半徑曲線徑向延伸，且各安裝點(diǎn)位于大半徑曲線的曲率中心處或靠近該曲率中心。
文檔編號(hào)F16F1/06GK1721698SQ20051008324
公開日2006年1月18日 申請日期2000年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月21日
發(fā)明者林賽·杰克·羅克, 伊恩·坎貝爾·麥吉爾, 杰拉爾德·戴維·鄧肯, 威廉·喬治·弗格森, 安德魯·保羅·泰勒 申請人:菲舍爾和佩克爾應(yīng)用有限公司