專(zhuān)利名稱(chēng)：往復(fù)式活塞機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種往復(fù)式活塞機(jī)，特別是壓縮機(jī)，優(yōu)選用于汽車(chē)的空調(diào)設(shè)備，它具有一個(gè)殼體和至少一個(gè)殼體蓋，其中，包含活塞的工作單元安置或構(gòu)成在殼體內(nèi)，吸入和排出區(qū)域安置或構(gòu)成在殼體蓋內(nèi)，或有一前置軸承，并且，殼體蓋與殼體用螺紋聯(lián)接。
此類(lèi)結(jié)構(gòu)類(lèi)型的往復(fù)式活塞機(jī)已被公知。它例如可以涉及壓縮機(jī)，例如用于汽車(chē)空調(diào)設(shè)備的壓縮機(jī)。此類(lèi)壓縮機(jī)通常被稱(chēng)為空調(diào)壓縮機(jī)并包含一殼體，該殼體內(nèi)有一從外部驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)單元或泵單元。例如作為軸向柱塞機(jī)構(gòu)成的壓縮機(jī)單元又包括至少一可在缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞。通常此類(lèi)壓縮機(jī)有多個(gè)活塞，它們?cè)谌菁{盤(pán)通過(guò)擺動(dòng)盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)或者在擺轉(zhuǎn)盤(pán)或擺轉(zhuǎn)環(huán)擺轉(zhuǎn)時(shí)在其縱軸線方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在具有擺動(dòng)盤(pán)的情況下，擺動(dòng)盤(pán)不相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在殼體內(nèi)。殼體通常被至少一個(gè)殼體蓋封閉，殼體蓋例如與殼體用螺紋聯(lián)接。為了進(jìn)行螺紋聯(lián)接，可以使用在殼體蓋與殼體之間起作用的環(huán)形螺母或一個(gè)唯一的螺紋或一個(gè)單獨(dú)的螺紋環(huán)。
對(duì)于具有螺紋聯(lián)接的、被加載壓力的底部、蓋或缸頭的空調(diào)壓縮機(jī)，通過(guò)螺紋向殼體內(nèi)傳遞很大的軸向力。該軸向力與通常使用的三角形螺紋相結(jié)合產(chǎn)生一個(gè)徑向壓力，通過(guò)螺紋作用到殼體上。作用在殼體上的該徑向壓力導(dǎo)致殼體內(nèi)產(chǎn)生相對(duì)較高的圓周應(yīng)力并增加了擰緊時(shí)的摩擦力矩。這些力還會(huì)在運(yùn)行中和停機(jī)中附加產(chǎn)生熱應(yīng)力。
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種能克服以上缺點(diǎn)的壓縮機(jī)。
本發(fā)明往復(fù)式活塞機(jī)通過(guò)權(quán)利要求1的特征解決上述任務(wù)。由此，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的螺紋聯(lián)接被完全不同地構(gòu)造，即以所謂鋸齒形螺紋的形式構(gòu)造。
根據(jù)本發(fā)明可知，殼體蓋與殼體仍然可以用螺紋聯(lián)接，只是通過(guò)使用鋸齒形螺紋使在現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問(wèn)題降到最小。
因此，本發(fā)明任務(wù)通過(guò)一種往復(fù)式活塞機(jī)解決，特別是壓縮機(jī)，優(yōu)選用于汽車(chē)的空調(diào)設(shè)備中，它有一個(gè)殼體和至少一個(gè)殼體蓋，在殼體內(nèi)安置或構(gòu)成包含活塞的工作單元并且在所述至少一個(gè)殼體蓋內(nèi)安置或構(gòu)成吸入和排出區(qū)域或者一個(gè)前置的軸承，殼體蓋和殼體用螺紋聯(lián)接，其中，該螺紋聯(lián)接以一個(gè)在殼體蓋與殼體之間起作用的圓螺母或一個(gè)螺紋的形式構(gòu)成，該螺紋是一個(gè)鋸齒形螺紋。
有利的是，在往復(fù)式活塞機(jī)中，在對(duì)殼體蓋加載軸向壓力負(fù)荷時(shí)由該鋸齒形螺紋在殼體壁內(nèi)(也在蓋或螺紋環(huán)內(nèi))在徑向上引起的圓周應(yīng)力或?qū)Ρ葢?yīng)力與三角形螺紋或其它類(lèi)似螺紋相比顯著降低。
此外在往復(fù)式活塞機(jī)中有利的是，通過(guò)該鋸齒形螺紋與三角形螺紋或類(lèi)似螺紋相比明顯減小擰入力矩。
在往復(fù)式活塞機(jī)中還有利的是，通過(guò)該鋸齒形螺紋與三角形螺紋或類(lèi)似螺紋對(duì)比減小了熱應(yīng)力或維持了預(yù)應(yīng)力。
本發(fā)明往復(fù)式活塞機(jī)的特點(diǎn)是，具有明顯更低材料強(qiáng)度的構(gòu)件(缸頭，例如用鋁制成)的鋸齒形狀比具有明顯更高材料強(qiáng)度的構(gòu)件(殼體，例如用鋼等制成)的鋸齒形狀明顯更寬/更大。在往復(fù)式活塞機(jī)中還有利的是，與標(biāo)準(zhǔn)鋸齒形螺紋相比該螺紋的螺紋長(zhǎng)度明顯縮短。這就縮短了生產(chǎn)時(shí)間。同樣在往復(fù)式活塞機(jī)中有利的是，與標(biāo)準(zhǔn)鋸齒形螺紋相比該螺紋具有明顯更陡的升程，而螺紋牙的高度沒(méi)有增大。
在往復(fù)式活塞機(jī)中還有利的是，與標(biāo)準(zhǔn)鋸齒形螺紋相比該螺紋可以有明顯更大的制造公差。同樣在往復(fù)式活塞機(jī)中有利的是，較寬的鋸齒形狀這樣寬，使得該在相應(yīng)構(gòu)件的后續(xù)加工中螺紋也可用作用于夾緊的表面。
在往復(fù)式活塞機(jī)中還有利的是，如果具有外螺紋的構(gòu)件(“螺栓”)與具有內(nèi)螺紋的構(gòu)件(“螺母”，例如鋼)相比用具有更大熱膨脹的材料(例如鋁)制成，則鋸齒形螺紋的螺紋嚙合角小于0°，代替按DIN 515的標(biāo)準(zhǔn)3°。
此外在往復(fù)式活塞機(jī)中有利的是，如果具有外螺紋的構(gòu)件與具有內(nèi)螺紋的構(gòu)件相比用具有更小熱膨脹的材料制成，則鋸齒形螺紋的螺紋嚙合角大于0°。
現(xiàn)在借助附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。


圖1表示在缸頭上帶有螺紋的一個(gè)空調(diào)壓縮機(jī)，圖2表示在前蓋上帶有螺紋的一個(gè)壓縮機(jī)的前部，圖3表示一三角形螺紋，圖4表示一鋸齒形螺紋，圖5表示具有寬和窄齒形的特殊鋸齒形螺紋，圖6表示具有不同熱膨脹的構(gòu)件。
圖1以剖視圖表示一個(gè)空調(diào)壓縮機(jī)的殼體和它的一些零件。在優(yōu)選用鋼或具有類(lèi)似強(qiáng)度特性的材料制成的殼體1內(nèi)，安置了一個(gè)具有一個(gè)缸體2的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在缸體內(nèi)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞3將制冷劑吸入、壓縮并在壓力下再排出?；钊?通過(guò)活塞靴4與一個(gè)呈擺轉(zhuǎn)盤(pán)或擺轉(zhuǎn)環(huán)5形式的驅(qū)動(dòng)裝置聯(lián)接。擺轉(zhuǎn)環(huán)5通過(guò)一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸6借助圖中沒(méi)有表示的一個(gè)帶動(dòng)件產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。擺轉(zhuǎn)環(huán)5可以占據(jù)不同的擺轉(zhuǎn)角度位置，因而壓縮機(jī)的工作容積可以變化。驅(qū)動(dòng)軸6由內(nèi)燃機(jī)的皮帶傳動(dòng)裝置中的一個(gè)皮帶輪裝置7驅(qū)動(dòng)，如汽車(chē)空調(diào)壓縮機(jī)通常的那樣。
在缸體2上方在殼體1內(nèi)安置了一個(gè)閥板8，它帶有在圖中沒(méi)有表示的吸入和排出閥，活塞3從吸入腔10經(jīng)過(guò)吸入閥和吸入孔9將制冷劑從一個(gè)空調(diào)設(shè)備中吸入，在經(jīng)過(guò)一定旋轉(zhuǎn)行程后將制冷劑在缸體2內(nèi)部壓縮并經(jīng)過(guò)排出孔11和排出閥輸送到壓力腔12中。此外制冷劑還被從那里繼續(xù)導(dǎo)送到空調(diào)設(shè)備內(nèi)。通過(guò)安置在壓縮機(jī)缸頭區(qū)域內(nèi)的調(diào)節(jié)閥13可以使高壓從壓力區(qū)域12進(jìn)入傳動(dòng)腔和將傳動(dòng)腔壓力又調(diào)節(jié)到低壓區(qū)域10。通過(guò)相應(yīng)傳動(dòng)腔壓力的大小可以調(diào)節(jié)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的擺轉(zhuǎn)角度并從而調(diào)節(jié)行程容積。已經(jīng)提到，在CO2壓縮機(jī)中由于壓力高殼體1可以?xún)?yōu)選用鋼或類(lèi)似高強(qiáng)度材料制成，缸頭15可以用鋁合金制成，在殼體1與缸頭15之間安置了螺紋聯(lián)接14，該螺紋聯(lián)接這樣構(gòu)造，使得整個(gè)缸頭可以借助這一個(gè)螺紋安裝和拆卸。在此，在制冷劑為CO2時(shí)，由于高達(dá)160bar的高壓以及由于高達(dá)130攝氏度的溫度，在機(jī)器內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，該應(yīng)力相應(yīng)于螺紋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的徑向和軸向應(yīng)力。另一問(wèn)題是，殼體材料如鋼或類(lèi)似材料與缸頭材料如鋁之間的熱膨脹不相同。
圖2表示另一壓縮機(jī)的殼體部分，其中，殼體前部也被一殼體蓋封閉?；境使苄蔚臍んw20用鋼或類(lèi)似材料制成，通過(guò)一個(gè)螺紋22與前端的殼體蓋21螺紋聯(lián)接。在前端殼體蓋的區(qū)域內(nèi)可以安置一個(gè)(這里沒(méi)有表示出的)軸承和一個(gè)軸密封裝置。前端的殼體蓋同樣可用鋼材料或者用鋁合金制成。前端的殼體蓋在一些位置上包含呈固定凸耳23形式的固定裝置，通過(guò)它們可以借助孔24將壓縮機(jī)固定在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的相應(yīng)支架上。在壓縮機(jī)前部區(qū)域內(nèi)的螺紋22也由于傳動(dòng)腔壓力和溫度負(fù)荷而承受相應(yīng)的應(yīng)力，它不如缸頭側(cè)高，在那里，例如在圖1中在壓力區(qū)域12內(nèi)高壓作用在缸頭15上，把它向外壓。
圖3表示主要用于這種緊固的標(biāo)準(zhǔn)三角形螺紋。相應(yīng)于約60°的螺紋角30，例如由于作用在缸頭上的軸向壓力，軸向力經(jīng)過(guò)螺紋角導(dǎo)入殼體內(nèi)并在那里產(chǎn)生軸向應(yīng)力和徑向應(yīng)力。
圖4表示一個(gè)鋸齒形螺紋，它在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域中主要用于通過(guò)運(yùn)動(dòng)絲杠僅在一個(gè)軸向方向上傳遞力，例如用于沖擊式螺桿壓力機(jī)中。按照本發(fā)明，這種鋸齒形螺紋用于緊固上述壓縮機(jī)零件也是特別有利的。通過(guò)使用這種鋸齒形螺紋，不僅可以減小裝配時(shí)的擰入力矩，還可以降低壓縮機(jī)工作時(shí)作用在殼體上的徑向壓力，因而降低殼體的螺紋區(qū)域內(nèi)的對(duì)比應(yīng)力。由于在制造費(fèi)用相同的情況下殼體負(fù)荷降低并且擰入力矩減小，可以減小殼體內(nèi)的壁厚和縮短螺紋。因而可以減輕重量。
在圖5中表示出用于空調(diào)壓縮機(jī)中的鋸齒形螺紋按照本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)。
在圖5中用上述鋼材料制成的殼體51的相應(yīng)鋸齒形螺紋具有相應(yīng)的窄的螺紋牙50，而用鋁合金制成的缸頭52與鋁材料的低強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)具有寬的螺紋牙53。也就是說(shuō)，為了改善殼體螺紋內(nèi)的材料負(fù)荷，按照本發(fā)明對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鋸齒形螺紋進(jìn)行了修改。這種修改導(dǎo)致螺距增大和螺紋長(zhǎng)度減小，這使得制造螺紋時(shí)的加工時(shí)間可以縮短，也可以使得例如間隙a處的公差較大。還可以得到的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是，在缸頭的后續(xù)加工中，由于齒寬54大，缸頭的外螺紋可以用于后續(xù)加工時(shí)的夾緊。鋸齒形螺紋這樣取向，使得例如傳動(dòng)腔壓力以及缸頭內(nèi)的高壓從方向55作用到缸頭上，在此，缸頭螺紋和殼體螺紋的垂直齒側(cè)面相互壓緊。這使得軸向壓力也主要在軸向上傳遞并且徑向分量與圖3所示三角形螺紋相比減到最小。
在圖6中表示出用具有不同熱膨脹率的材料制成的構(gòu)件。該構(gòu)件60例如是殼體，而構(gòu)件64可以例如是缸體的一部分，構(gòu)件62可以是缸頭或壓縮機(jī)的殼體蓋。構(gòu)件62和構(gòu)件60通過(guò)一個(gè)本發(fā)明鋸齒形螺紋相互連接，而在區(qū)域68中表示出構(gòu)件64和62在構(gòu)件60內(nèi)的定中心。如果此時(shí)構(gòu)件62和64比構(gòu)件60具有更大的熱膨脹，則選擇鋸齒形螺紋的螺紋嚙合角小于0°，取代按DIN 515的3°螺紋嚙合角。如果螺紋牙側(cè)面的方向平行于扣除構(gòu)件60的熱膨脹之后構(gòu)件64和62在軸向和徑向上出現(xiàn)的熱膨脹，則在受熱和受冷并且在螺紋牙底中存在用于所嵌入的螺紋牙的膨脹空間的情況下不會(huì)發(fā)生預(yù)應(yīng)力改變。
如果構(gòu)件62和64比構(gòu)件60具有更小的熱膨脹，則選擇鋸齒形螺紋的螺紋嚙合角大于0°。如果螺紋牙側(cè)面的方向平行于扣除構(gòu)件60的熱膨脹之后構(gòu)件64和62在軸向和徑向上出現(xiàn)的熱膨脹，則在受熱和受冷并且在螺紋牙底中存在用于所嵌入的螺紋牙的膨脹空間的情況下不會(huì)發(fā)生預(yù)應(yīng)力改變。
就是說(shuō)，按照本發(fā)明，根據(jù)所使用材料的熱膨脹和構(gòu)件的幾何參數(shù)有目的地減小按DIN515為3°的鋸齒形螺紋標(biāo)準(zhǔn)螺紋嚙合角。其優(yōu)點(diǎn)是，可以進(jìn)一步減小螺紋區(qū)域中的熱應(yīng)力或保持螺紋區(qū)域中的預(yù)應(yīng)力。另外的優(yōu)點(diǎn)是，在制造費(fèi)用相同的情況下減小了殼體的負(fù)荷，由此在殼體內(nèi)可以由更小的壁厚和更短的螺紋，同時(shí)減輕了重量。
隨本申請(qǐng)?zhí)峤坏臋?quán)利要求是沒(méi)有先例的表達(dá)建議，為了獲得盡可能大的專(zhuān)利保護(hù)。申請(qǐng)人保留要求保護(hù)迄今只在本說(shuō)明書(shū)/和或附圖中公開(kāi)的其他特征組合的權(quán)利。
在從屬權(quán)利要求中使用的引用關(guān)系指示了通過(guò)對(duì)應(yīng)從屬權(quán)利要求的特征對(duì)獨(dú)立權(quán)利主題的進(jìn)一步構(gòu)造。它們不應(yīng)被理解為放棄獲得對(duì)被引用從屬權(quán)利要求的特征組合的獨(dú)立的、具體的保護(hù)。
從屬權(quán)利要求的主題就優(yōu)選權(quán)日的現(xiàn)有技術(shù)而言可以構(gòu)成自己的獨(dú)立的發(fā)明，因此申請(qǐng)人保留將它們作為獨(dú)立權(quán)利要求主題或者做出分案聲明的權(quán)利。此外，它們也可以包含具有獨(dú)立于在前從屬權(quán)利要求主題的方案的獨(dú)立發(fā)明。
實(shí)施例不應(yīng)被理解為對(duì)本發(fā)明的限制。相反，在這里的公開(kāi)的范圍內(nèi)可以做出許多變化和修改，特別是這樣的變型、元件、組合和/或材料，它們?cè)趯?zhuān)業(yè)人員解決任務(wù)時(shí)能夠例如通過(guò)將各種組合或者修改與在一般的說(shuō)明書(shū)和實(shí)施形式以及權(quán)利要求中說(shuō)明的和在附圖內(nèi)包含的特征及元件或方法步驟相結(jié)合而得出，并且，通過(guò)特征組合能夠產(chǎn)生一個(gè)新的主題或者新的方法步驟或方法步驟順序，甚至在涉及到制造方法、檢驗(yàn)方法和工作方法的情況下。
權(quán)利要求
1.往復(fù)式活塞機(jī)，特別是壓縮機(jī)，優(yōu)選用于汽車(chē)的空調(diào)設(shè)備中，具有一個(gè)殼體和至少一個(gè)殼體蓋，其中，在殼體內(nèi)安置或構(gòu)成包含活塞(3)的工作單元并且在所述至少一個(gè)殼體蓋內(nèi)安置或構(gòu)成吸入和排出區(qū)域或者一個(gè)前置的軸承，其中，殼體蓋和殼體用螺紋聯(lián)接，該螺紋聯(lián)接以一個(gè)在殼體蓋和殼體之間起作用的圓螺母或一個(gè)螺紋的形式構(gòu)成，其特征在于，該螺紋是一個(gè)鋸齒形螺紋。
2.按權(quán)利要求1所述的往復(fù)式活塞機(jī)，其特征在于，在對(duì)殼體蓋加載軸向壓力負(fù)荷時(shí)由該螺紋在殼體壁內(nèi)(也在蓋或螺紋環(huán)內(nèi))在徑向上引起的圓周應(yīng)力或?qū)Ρ葢?yīng)力通過(guò)該鋸齒形螺紋與三角形螺紋或類(lèi)似螺紋相比顯著降低。
3.按權(quán)利要求1或2所述的往復(fù)式活塞機(jī)，其特征在于，通過(guò)該鋸齒形螺紋，與三角形螺紋或類(lèi)似螺紋相比明顯減小擰入力矩。
4.按上述權(quán)利要求之一所述的往復(fù)式活塞機(jī)，其特征在于，通過(guò)該鋸齒形螺紋，與三角形螺紋或類(lèi)似螺紋相比熱應(yīng)力明顯減小或維持預(yù)應(yīng)力。
5.按上述權(quán)利要求之一所述的往復(fù)式活塞機(jī)，其特征在于，通過(guò)該鋸齒形螺紋，與三角形螺紋或類(lèi)似螺紋相比在制造費(fèi)用相同的情況下保證擰入力矩更小和殼體負(fù)荷更小。
6.按上述權(quán)利要求之一所述的往復(fù)式活塞機(jī)，其特征在于，通過(guò)該鋸齒形螺紋，與三角形螺紋或類(lèi)似螺紋相比可以使殼體中的壁厚更小并且螺紋長(zhǎng)度更短。
7.按上述權(quán)利要求之一所述的往復(fù)式活塞機(jī)，其特征在于，通過(guò)該鋸齒形螺紋，與三角形螺紋或類(lèi)似螺紋相比減輕重量。
8.按上述權(quán)利要求之一所述的往復(fù)式活塞機(jī)，其特征在于，具有明顯較低材料強(qiáng)度的構(gòu)件(缸頭，例如用鋁制成)的鋸齒形狀比具有明顯較高材料強(qiáng)度的構(gòu)件(殼體，例如用鋼等制成)的鋸齒形狀明顯更寬/更大。
9.按權(quán)利要求8所述的往復(fù)式活塞機(jī)，其特征在于，該螺紋比標(biāo)準(zhǔn)鋸齒形螺紋具有明顯減小的螺紋長(zhǎng)度。
10.按權(quán)利要求8或9所述的往復(fù)式活塞機(jī)，其特征在于，該螺紋比標(biāo)準(zhǔn)鋸齒形螺紋具有明顯更陡的升程。
11.按權(quán)利要求8至10所述的往復(fù)式活塞機(jī)，其特征在于，該螺紋與標(biāo)準(zhǔn)鋸齒形螺紋相比可以有明顯更大的制造公差。
12.按權(quán)利要求8至11所述的往復(fù)式活塞機(jī)，其特征在于，寬的鋸齒這樣寬，使得該鋸齒在相應(yīng)構(gòu)件的后續(xù)加工中也可以用作用于夾緊的表面。
13.按上述權(quán)利要求之一所述的往復(fù)式活塞機(jī)，其特征在于，如果具有外螺紋的構(gòu)件(“螺栓”)與具有內(nèi)螺紋的構(gòu)件(“螺母”，例如鋼)相比用具有更大熱膨脹的材料(例如鋁)制成，則鋸齒形螺紋的螺紋嚙合角小于0°，代替按照DIN515的標(biāo)準(zhǔn)的3°。
14.按上述權(quán)利要求之一所述的往復(fù)式活塞機(jī)，其特征在于，如果具有外螺紋的構(gòu)件與具有內(nèi)螺紋的構(gòu)件相比用具有更小熱膨脹的材料制成，則鋸齒形螺紋的螺紋嚙合角大于0°。
全文摘要
往復(fù)式活塞機(jī)，特別是壓縮機(jī)，優(yōu)選用于汽車(chē)的空調(diào)設(shè)備中，具有一個(gè)殼體和至少一個(gè)殼體蓋，其中，在殼體內(nèi)安置或構(gòu)成包含活塞(3)的工作單元并且在所述至少一個(gè)殼體蓋內(nèi)安置或構(gòu)成吸入和排出區(qū)域或者一個(gè)前置的軸承，其中，殼體蓋和殼體用螺紋聯(lián)接，該螺紋聯(lián)接以一個(gè)在殼體蓋和殼體之間起作用的圓螺母或一個(gè)螺紋的形式構(gòu)成。
文檔編號(hào)F04B39/12GK1666021SQ03815705
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2003年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月4日
發(fā)明者格奧爾格·韋伯, 揚(yáng)·欣里希斯 申請(qǐng)人:盧克汽車(chē)-液壓系統(tǒng)兩合公司