專利名稱：活塞裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有活塞和連桿的活塞裝置，活塞由活塞頭和具有圓周表面的活塞裙構成，連桿通過由球體構成的球節(jié)與活塞相連，供油通道穿過連桿并與球節(jié)的支承表面相連。
背景技術：
所述活塞裝置被專利文獻US4070122公開。連桿在與活塞相鄰的一端具有一個球杯，球體位于其中，該球杯通過鉚釘固定在活塞頭上。這樣，流經供油通道的油可以潤滑球杯和球體之間的接觸面。同本發(fā)明所述的活塞裝置一樣，該活塞裝置用于制冷壓縮機。
JP55-148985A公開了另一種活塞裝置，其中球體位于連桿的一端并與連桿制成一體。供油通道不僅穿過連桿，而且穿過球體，并與位于球體表面的槽相連。經過這些槽，潤滑油可以均勻分布在球體和球杯之間的支撐面上。
JP56-012073公開了一種活塞裝置，其中球體也是與連桿制成一體。連桿具有一個階梯狀供油通道，該通道沿活塞的方向擴大。這些階梯旨在阻止油在一個壓縮沖程中回流。
US6006652公開了一種制冷壓縮機用活塞裝置中的球節(jié)，其中球體保持在球杯中，球杯面對連桿的一端與球體毗連。分別穿過活塞頭或活塞裙的開口可實現從壓縮腔向支撐面供油。
US4913001公開了一種具有球節(jié)結構的活塞裝置，其中球體也被保持在與活塞頭的一部分毗連的球杯中。在毗連區(qū)域，球杯具有一些側面開口。噴入活塞內部的油可以通過這些開口分別流向球節(jié)或從球節(jié)處流出。
US5137431公開了另一種具有活塞裝置的制冷壓縮機，該活塞裝置中的球節(jié)通過從活塞裙和汽缸內壁之間的間隙叉出來的槽供油，活塞在汽缸中移動。

發(fā)明內容
本發(fā)明基于提供良好潤滑的目的。
對于介紹中提到的活塞裝置，該目的通過以下設計來實現，供油通道通過油路與容器表面的潤滑槽相連。
實施例中，不僅球節(jié)的支承表面被通過供油通道供給的油進行潤滑。另一方面，油通過油路到達形成在活塞裙的圓周表面上的潤滑槽。這時油可實現兩個目的。首先，降低活塞在汽缸中運動時活塞和汽缸之間的摩擦，第二，潤滑槽中的油為被活塞界定的壓縮腔提供更良好的密封效果，這樣通過活塞裝置進行工作的壓縮機的效率就可以得到提高。
一種活塞裝置被DE10053575C1公開，其中經連桿供應的油也可以到達活塞周圍的潤滑槽。然而，在此活塞不是通過一個球節(jié)而只是通過一個連接銷與連桿相連接。采用連接銷，將油直接引向潤滑槽相對容易。然而在這種方式連接，油不會流經活塞。另外，它將潤滑槽的位置固定。當采用球節(jié)時，潤滑槽的位置是任意的。例如，它可以分布在活塞后部方向，這樣可延長密封長度。
球體最好通過固定部件保持在活塞內，該固定部件將界定油路的至少一部分。這樣，活塞內部結構的設計相對簡單。生成油路不再需要復雜的材料成形或加工。油路只是由固定部件和活塞之間的相互配合產生，這里活塞指活塞裙和/或活塞頭。
固定部件最好具有一個圓周壁，該壁至少在靠近活塞頭的一段與活塞裙間形成一個間隙，該活塞裙通過至少一個開口與潤滑槽相連。這樣，不僅油可以完全到達潤滑槽，而且油也一定流經固定部件和活塞裙之間的間隙。這使得油吸收活塞裙部產生的熱量。例如，產生的摩擦熱。因為間隙的設計源于活塞熱，油也可以將熱量從活塞頭帶走。該熱量在氣體，特別是制冷氣體，壓縮時產生。
潤滑槽最好與環(huán)形腔相連，該環(huán)形腔形成于活塞裙和固定部件之間，相對于所述間隙閉合，所述環(huán)形腔通過固定部件上的排出開口與活塞內部連接。在這種連接狀態(tài)下，這些排出開口為油流形成油門調節(jié)點。這意味著流經的油的油壓和油量可以通過開口的大小來設置。同時，環(huán)形腔中的油可以將熱量從活塞裙部帶走，即從活塞的圓周表面帶走。
油路最好具有一個冷卻部，其在活塞頭面對球節(jié)的側面上延伸。這樣，油可以將熱量從其主要產生區(qū)域即活塞頭部帶走?；钊^是壓縮腔的一個分離面，在壓縮沖程中壓縮腔中會產生高溫。當油流經油路時會帶走這里的熱量，活塞的熱載就可以保持較小。這種結構優(yōu)點在于在操作過程中活塞熱脹較少，即活塞可以相對于汽缸以更小的公差制成，而無須擔心摩擦過大增加的危險。具有這種活塞裝置的壓縮機的效率用這一簡單方法可得到提高。另外，吸氣沖程中吸入的氣體也將發(fā)熱較少，這也可有利于效率的提高。
活塞最好由再成形金屬板材制成，球體被加強部件的支承區(qū)域支承，該部件支承在活塞頭部，油路被引領穿過該加強部件。使用再成形金屬板材制作活塞可大大降低活塞的重量。然而，使用再成形金屬制成的零件，在由厚度為0.6mm至1mm，特別是0.7mm至0.8mm的薄板區(qū)域，無法適應制冷氣體在壓縮過程中產生的局部壓力。因此，采用加強部件來支承活塞頭。在其支承區(qū)域，加強部件同時形成球節(jié)的一部分支承表面。當油路穿過加強部件時，用這種相對簡單的方法也可以使油到達活塞頭。
特別優(yōu)選的是，冷卻部在加強部件和活塞頭之間延伸。采用加強部件可以使油的冷卻部以特別簡單的方式直接作用在活塞頭上。冷卻部可做成半開槽，它只能被覆蓋以形成油路的一段。
特別優(yōu)選的是，冷卻部由位于加強部件前端的槽形成，該加強部件支承在活塞頭上。只要加強部件尚未進入活塞，加強部件的前部的加工可以相對容易地實現。采用加強部件來界定并形成冷卻部使得活塞頭無需加工。這對于活塞頭由相對較薄的金屬板材制成的情況特別有好處，開槽會使板料的強度進一步變弱。
固定部件最好只是在活塞裙和球體之間起作用。優(yōu)點是加強部件在裝配時相對自由的自定位。在一定的限度內，它可相對活塞頭徑向布置。當固定部件將球體壓入加強部件時，加強部件自動地相對球體自定中心。另外，只有加強部件的中心通過球體起作用。因此，不必考慮固定部件是否均勻支承在加強部件上。加強部件和固定部件之間的接觸不被考慮。
固定部件最好與加強部件之間至少在球節(jié)徑向外側的一段內形成表面間隙。這樣，固定部件和加強部件一起形成穿過活塞的油路的另一部分。依靠現有的壓力條件，油也可以沿著通向球節(jié)的油路從其徑向外部流入徑向內部。這種情況會經常發(fā)生。油也可以從球節(jié)流向徑向外部，并從這里到達容器表面的潤滑槽。很重要的一點是要在球體和支承表面之間保持支承平衡。例如，在一個吸氣沖程，球體在固定部件中被壓在支承表面上。這將導致球體和加強部件之間的間隙快速充滿油液。在接下來的壓縮沖程，油膜為球體的運動充當阻尼元件。如果沒有油，支承表面會在此處磨損，使用壽命會隨之減少。
表面間隙最好具有截錐體形狀，錐頂一端遠離活塞頭。實施例中，加強部件的形狀固定。加強部件在活塞頭中心的厚度最大。為球體提供的支承區(qū)域也位于這里。在一個壓縮沖程，最大載荷也將出現在活塞頭的中心。隨著徑向向外移動，更多的載荷被活塞裙分擔。從而，此處需要加強部件提供的支承稍弱。這樣的加強部件外形在可適應預計載荷時，所用材料比較節(jié)省，且可因此獲得低重量的加強部件。這種低重量對壓縮機中活塞裝置的操作狀況具有積極的影響。特別是可以使反作用物或平衡重量更小。
表面間隙最好通向一個厚度大于表面間隙的環(huán)形間隙，該環(huán)形間隙環(huán)繞球體并與球體和固定部件之間的支承表面連接。油可以儲備在該環(huán)形間隙中，球體和固定部件之間的支承表面也借此得到潤滑。
支承區(qū)域最好做成球狀，支承區(qū)域的半徑大于球體半徑。這樣，球體不會整個面都支承在加強部件上，而總是存在一些小間隙，通過這些間隙油可以滲透進入球體和加強部件之間。這樣可以改善潤滑狀態(tài)。
固定部件最好在活塞裙一端避開活塞頭與活塞相連接。這種端部的連接使得受連接影響的張力不會在活塞頭區(qū)域產生。從而，活塞可以高精度保持圓柱形狀。
活塞裙的一端具有一個減小的直徑的優(yōu)點是當活塞裙因連接而發(fā)生形變，也不會損壞整體的圓柱形狀。


接下來，結合附圖，基于優(yōu)選實施例詳細解釋本發(fā)明。附圖中圖1為活塞裝置的剖視圖；圖2為具有油路的活塞裝置的活塞剖視圖。
具體實施例方式
活塞裝置1具有活塞2和通過球節(jié)4與活塞2相連的連桿3。
連桿3具有供油通道5，它可以是諸如軸心孔等形式。連桿3旋入(或固定在)球體6中，該球體是球節(jié)4的一部分。
活塞2具有活塞頭7和活塞裙8?；钊?做成金屬板材零件，即由厚度為0.7mm至0.8mm的金屬板材深拉得到。這樣，活塞本身相對較輕。這樣的優(yōu)點在于操作時活塞的往復運動相對較快?；钊|量越小，加速所需驅動力越小，平衡重量也越小。
活塞2相對較薄的金屬板材不能承受制冷壓縮時產生的相對較高的壓力。因此，將加強部件9置于活塞頭7的內部，該加強部件具有球狀支承區(qū)域10，將球體6支承其中。支承區(qū)域10的半徑稍大于球體半徑。
加強部件9具有中心鏜孔11，該孔通過自由空間12與供油通道5相連通，所謂自由空間是在支承區(qū)域未被球體6填滿的區(qū)域。通過自由空間12，油可以到達球體6和加強部件9之間的接觸區(qū)域13。
另外，孔11也與形成于加強部件9和活塞頭7之間的送油通道14相連通。送油通道14由一個或多個位于加強部件9前端的槽構成。該加強部件從內部支承活塞頭7，所述槽最好在孔11的區(qū)域相互交叉。
加強部件9的直徑小于活塞裙8的內徑。因此，在加強部件9和活塞裙8之間的圓周方向存在一個環(huán)形腔15，所述腔室15界定了加強部件9和活塞裙8之間的距離。
球體6通過固定部件16保持在加強部件9中。固定部件16只作用于球體上，不與加強部件9連接。
固定部件16是具有圓周壁17和底部18的杯狀體，底部具有開口19使連桿3可從中穿過。除了后面將提到的開口35，圓周壁17在圓周方向上完全封閉。除了開口19，底部也是完全封閉的。
加強部件9在其中心部位具有圓柱部分20，它容納了支承區(qū)域10。錐形部分21與圓柱部分20鄰接，即加強部件9的厚度徑向向外遞減。因此，一般認為活塞頭的中心區(qū)域需要比徑向周邊區(qū)域更為良好的支承，因為周圍的載荷已經被活塞裙8分擔。降低的厚度使得加強部件9具有相對較輕的重量，而且當所需零件都裝配進活塞后，活塞可以保持較輕的重量。
從圓周側壁17開始，固定部件16的底部18首先具有一個錐形部分22，其錐度適合于加強部件9的錐形部分21的錐度。因此，表面間隙23形成于加強部件9和底部18之間，所述間隙的形狀為錐形的一部分，其錐頂遠離活塞頭7。因而，固定部件16適合于加強部件9的外形，以保持油量盡可能小。
與錐形部分22鄰接的是圓柱部分24，它以很小的距離環(huán)繞著加強部件9的圓柱部分20，這樣這里也產生了一個間隙。與圓柱部分24鄰接的是支承部分25，它適合于球體6的外形，并由保持力作用于球體6。
固定部件16固定于活塞裙8的內側，即固定于與活塞頭7相對的活塞裙8的末端。這里，活塞裙8具有直徑減小的固定區(qū)域27。直徑減小的優(yōu)勢在于固定部件16可以通過焊接或其他熱加工工藝與活塞2相連接，而無需擔心活塞失去其與汽缸相作用的圓柱外形。固定區(qū)域27的少許變形影響不大。
活塞裙具有第二個縮徑部28，具有圓周壁17的固定部件16在此處與活塞裙8相連接。在活塞2的容器表面29，直徑縮小形成了潤滑槽30。環(huán)狀通道31形成于固定區(qū)域27和縮徑部28之間以及活塞裙8和固定部件16之間。
活塞裙8與固定部件16的圓周壁17一起形成環(huán)狀間隙32，該間隙自活塞頭開始。通過開口33，該環(huán)狀間隙32與潤滑槽30相連通。潤滑槽30通過另一個開口34又與環(huán)形通道31相連通。開口33和34位置在活塞裙8的圓周方向相互大致相差180度。這樣潤滑油可以順利流經整個活塞圓周。
固定部件16的圓周壁17上具有一個排出開口35通向活塞內腔36。
在固定部件16的圓柱部分24和球體6之間具有環(huán)形間隙37，其厚度大于表面間隙23。
下面將依照圖2解釋通過供油通道5和連桿3的油是如何在活塞中分布的。油流用箭頭象征性表示。箭頭涉及的零件編號與圖1中所指相同。
供應向活塞2的潤滑油從制冷壓縮機的油箱流出，經過驅動軸、曲柄銷并流經連桿3中的供油通道5。油的供給是脈動的，由連桿大端眼孔內的徑向孔和曲柄銷上的孔之間重疊的間隔時間進行控制，這兩個結構未在圖中標示。
油穿過自由空間12進入接觸區(qū)域13。大量的油穿過孔11進入活塞頭7和加強部件9之間的送油通道14，然后徑向流出進入環(huán)形間隙32。大量的油從環(huán)形間隙32穿過開口33進入潤滑槽30，然后從這里流經開口34進入環(huán)形通道31。油從環(huán)形通道31流經排出開口35進入活塞內腔36，并分布在固定部件16的內側。排出開口35形成油流的控制點。這樣，輸送的油的油壓和油量可以通過排出開口35的大小進行控制。
另外大量的油流經表面間隙23到達環(huán)狀腔37，并從這里進入球體6和固定部件16上的支承段25之間的接觸區(qū)域38。
可以看到，油流不但可以潤滑所有相互運動的零部件，降低摩擦；也可以帶走熱量，特別是活塞頭7處的熱量。
權利要求
1.活塞裝置，具有由活塞頭和具有圓周表面的活塞裙組成的活塞，和通過由球構成的球節(jié)與活塞相連接的連桿，連桿被供油通道穿過其中，該供油通道與球節(jié)的支承表面相連接，其特征在于，通過油路(12，11，14，32，33)，供油通道(5)與形成在圓周表面(29)上的潤滑槽(30)相連接。
2.根據權利要求1所述的活塞裝置，其特征在于，球體(6)通過固定部件(16)保持在活塞(2)中，該固定部件界定至少一部分油路(32)。
3.根據權利要求2所述的活塞裝置，其特征在于，固定部件(16)具有圓周壁(17)，該壁至少在自活塞頭(7)起的一段內與活塞裙(8)之間形成間隙(32)，該間隙通過至少一個開口(33)與潤滑槽(30)相連通。
4.根據權利要求3所述的活塞裝置，其特征在于，潤滑槽(30)與環(huán)形腔(31)連通，該環(huán)形腔形成于活塞裙(8)和固定部件(16)之間，相對于間隙(32)閉合，所述環(huán)形腔(31)通過形成于固定部件(16)上的排出開口(35)與活塞(2)的內部(36)相連通。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的活塞裝置，其特征在于，油路具有冷卻部(14)，延伸在活塞頭(7)面向球節(jié)(4)的側面上。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的活塞裝置，其特征在于，活塞(2)采用再成形金屬板材制造，球體(6)支承在加強部件(9)的支承區(qū)域(10)內，該加強部件支承在活塞頭(7)上，油路引領穿過加強部件(9)。
7.根據權利要求6所述的活塞裝置，其特征在于，冷卻部(14)延伸在加強部件(9)和活塞頭(7)之間。
8.根據權利要求7所述的活塞裝置，其特征在于，冷卻部(14)由加強部件(9)前部的槽形成，該加強部件支承在活塞頭(7)上。
9.根據權利要求5至8中任一項所述的活塞裝置，其特征在于，固定部件(16)只作用在活塞裙(8)和球體(6)之間。
10.根據權利要求5至9中任一項所述的活塞裝置，其特征在于，固定部件(16)與加強部件(9)至少在球節(jié)(4)徑向外側一段內形成表面間隙(23)。
11.根據權利要求10所述的活塞裝置，其特征在于，表面間隙(23)具有錐體形狀，錐頂點遠離活塞頭(7)。
12.根據權利要求10或11所述的活塞裝置，其特征在于，表面間隙(23)通向厚度大于表面間隙(23)的環(huán)形間隙(37)，該環(huán)形間隙環(huán)繞球體(6)并與球體(6)和固定部件(16)之間的支承表面相連通。
13.根據權利要求5至11中任一項所述的活塞裝置，其特征在于，支承區(qū)域(10)制成球形結構，支承區(qū)域(10)的半徑大于球體(6)的半徑。
14.根據權利要求2至13中任一項所述的活塞裝置，其特征在于，固定裝置(16)與活塞(2)在遠離活塞頭(7)的活塞裙(8)的終端(26)處相連接。
15.根據權利要求14所述的活塞裝置，其特征在于，活塞裙(8)的終端具有減小的直徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及的活塞裝置(1)具有活塞(2)和連桿(3)，活塞由活塞頭(7)和具有圓周表面(29)的活塞裙(8)構成，連桿通過由球體(6)構成的球節(jié)(4)與活塞(2)相連，并被供油通道(5)從中穿透，該供油通道與球節(jié)(4)的支承表面相連。本發(fā)明試圖確保良好的潤滑。基于這種目的，可以確保的是，通過油路(12，11，14，32，33)，供油通道(5)與形成于圓周表面(29)上的潤滑槽(30)相連通。
文檔編號F16J1/22GK1626855SQ200410047169
公開日2005年6月15日 申請日期2004年12月2日 優(yōu)先權日2003年12月3日
發(fā)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