带有曲轴和插入件的压缩机的制作方法

背景

本发明涉及用于商用车辆的空气压缩机的实施例。用于商用车辆的空气压缩机经由曲轴联接到发动机。当压缩机由车辆的发动机驱动时，曲轴连续地旋转。油从发动机传送到压缩机油入口。曲轴中的油通道将加压的油传送到压缩机的主支承件。

商用车辆压缩机常常配备有贯通驱动机构，使得附属装置（例如，水泵和转向泵）可经由曲轴附接到压缩机，使得压缩机和附属装置两者可由发动机驱动。大体上，车辆制造商期望这些附属装置尽可能接近发动机，但是商用车辆的发动机舱中的空间非常珍贵。需要紧凑的空气压缩机以用于联接到可有效地驱动下游附属装置的商用车辆发动机。

概要

公开了压缩机曲轴组件的各种实施例。曲轴包括：第一节段；在远侧端部处具有外径的第二节段以及在远侧端部处延伸到第二节段中的腔室。腔室包括：具有第一内径的第一部分；以及具有第二内径的第二部分，其中第二内径比第一内径小。曲轴包括第二节段中的线性通道，其中线性通道不与腔室交叉。曲轴组件还包括插入件，其具有带有第一插入件直径的第一端部和带有第二插入件直径的第二端部，其中插入件大小设置成匹配地接合在腔室中。

根据另一方面，压缩机组件包括：壳体；壳体中的活塞；以及壳体中的联接到活塞的曲轴。曲轴包括：具有第一轴颈的第一节段；具有第二轴颈和远侧端部处的外径的第二节段。腔室延伸到第二节段中且包括第一内径和第二内径。第二内径比第一内径小。曲轴包括第二节段中的线性通道，其中线性通道不与腔室交叉。曲轴还包括用于驱动关联的附属装置的插入件，插入件具有带有第一插入件直径的第一端部（其大小设置成与腔室匹配地接合）以及带有第二插入件直径和倒角的第二端部，其中第二插入件直径比第一插入件直径小。

附图的简要描述

在并入并构成说明书的部分的附图中，示出了本发明的实施例，其与上面给出的发明的大体描述以及下面给出的详细描述一起用来例示此发明的实施例。

图1示出了根据本发明的示例的压缩机组件的截面图。

图2示出了根据本发明的示例的曲轴组件的截面图。

图3示出了根据本发明的示例的用于曲轴组件的插入件的图示。

图4示出了根据本发明的另一示例的用于曲轴组件的插入件的图示。

详细描述

图1示出了根据此发明的示例的单缸压缩机组件50的局部截面图。曲轴10安装在压缩机50的壳体51的开口52内。曲轴10包括第一节段12，其连接到发动机（未示出）的旋转部分。曲轴10联接到活塞（未示出），以用于在曲轴10旋转且压缩机50加载时压缩空气。

曲轴10在第二节段13的远侧部分处包括腔室40。腔室40至少包括第一内径和第二内径，其中第二内径比第一内径小。

曲轴10包括第一线性通道42。第一线性通道42可用于将加压的油传送到压缩机50的支承件30。第一线性通道42在单个操作中加工到曲轴10中。腔室40设计成使得不与第一线性通道44交叉，或需要第一线性通道42在多个操作中加工。

插入件20经由与腔室40的第一内径的干涉配合安装在腔室40中。不需要其他的紧固装置来将插入件20保持在腔室40中。附属装置（例如转向泵，未示出）经由插入件20联接到压缩机50。曲轴10的旋转运动经由插入件20传递到附属装置。提供到附属装置的扭矩为大约140n-m。

因此，压缩机组件包括：壳体；壳体中的活塞；以及壳体中的联接到活塞的曲轴。曲轴包括第一节段、第二节段和延伸到第二节段中的腔室。腔室包括第一内径和第二内径，其中第二内径比第一内径小。插入件大小设置成与腔室的第一内径干涉配合以用于驱动附属装置。

图2利用安装的插入件20的剖面图示出了曲轴10。第一节段12包括发动机连接部分14和第一轴颈16。第一节段12包括第二线性通道44，第二线性通道线性地穿过曲轴10并在第一节段12和第二节段13的中点43处离开。第二线性通道44可用于将油从发动机传送到第一线性通道42。第二节段13包括第二轴颈18。曲轴10设计成在第一轴颈16和第二轴颈18处联接到活塞。第二节段13的远侧端部具有外径d1。在一个示例中，外径d1在大约40mm和50mm之间。在另一示例中，外径d1为大约45mm。

第二节段13包括第一线性通道42，第一线性通道在第一节段12和第二节段13的中点43处进入且在第二节段13的远侧端部处离开而不与腔室40交叉。第一线性通道42和第二线性通道44关于曲轴10的中心轴线a成大约为20°的角度α（alpha）。角度α允许第一油通道42和第二油通道44在保持离曲轴10的表面的最小距离的同时在曲轴10中加工，以减轻曲轴10中的应力。第一线性通道42和第二线性通道44各自在穿过曲轴10的单个直线加工操作中制成。第一线性通道42和第二线性通道44设计成将油从压缩机头部（未示出）传递到支承件（未示出）以润滑压缩机50。

曲轴10中的腔室40大体上为圆柱形的，其中至少两个部分带有两个不同直径。第一部分的第一内径d2在大约25mm和35mm之间。在另一示例中，第一内径d2为大约30mm。在另一示例中，第一内径d2在曲轴10的外径d1的大约60%和70%之间。在一个示例中，腔室40的具有直径d2的长度在大约15mm和20mm之间。在另一示例中，腔室40的带有第一内径d2的长度为大约16mm。腔室40的第二部分的第二内径d3具有比直径d2小的直径。在一个示例中，第二内径d3在大约20mm和30mm之间。在另一示例中，第二内径d3为大约24mm。腔室40的带有第二内径d3的第二部分具有大约6.6mm的长度。在一个示例中，腔室40的具有第一内径的第一部分的长度比腔室40的具有第二内径的第二部分的长度的大约两倍更大。

在图2中示出的示例中，腔室40从第一内径d2到第二内径d3成梯状。在另一示例中，腔室40从具有第一内径42的第一部分到具有第二内径43的第二部分的远侧端部可为渐缩的。在两个示例中，腔室40的具有直径d2的长度最大限度地增大以达到最好的干涉配合，同时不与第一线性通道42交叉。

插入件20具有至少两个不同的直径，以便利用干涉配合压入腔室40中。将插入件20压入曲轴10的第二节段13中导致在腔室40的带有第一内径d2的长度处的压缩压力。不需要使用其他的紧固装置来将插入件20保持在腔室40中。压配合到第一内径d2上的插入件20的长度不会减小提供到附属装置的扭矩的量，而是实际上在现有技术装置（其中，插入件通过一个或多个紧固件联接到曲轴）上增加扭矩。在一个示例中，所提供的扭矩为大约140n-m。当在安装位置时，插入件20与曲轴10的第二节段13的远侧端部基本上齐平，从而最大限度地减小曲轴10的总体长度。

曲轴10与插入件20可由不同材料制成并且硬化到不同的洛氏硬度值。在一个示例中，曲轴10的材料可符合钢等级sae4140或可为铬钼钢。将曲轴10硬化到26-32洛氏c硬度值。插入件20的材料可符合钢等级sae8620或可为钢合金。将插入件20硬化到72洛氏30n硬度值。不同的洛氏硬度值改善插入件20到曲轴10中的干涉配合。

因此，用于空气压缩机的曲轴组件包括：带有第一节段的曲轴；具有外径的第二节段以及延伸到远侧端部中的腔室。腔室包括：具有第一内径的第一部分；以及具有第二内径的第二部分，其中第二内径比第一内径小。曲轴包括第二节段中的线性通道，其中线性通道不与腔室交叉。曲轴组件包括插入件，其具有带有第一插入件直径的第一端部和具有第二插入件直径的第二端部，其中插入件大小设置成匹配地接合在腔室中。

图3示出了插入件20的一个示例。插入件20具有大体上为圆柱形的形状，其中第二端部26相比第一端部21具有较小的直径。在一个示例中，第二端部26的直径d4在大约22mm和大约25mm之间。在一个示例中，第一端部21的直径d5在大约25mm和大约35mm之间。插入件20的带有直径d5的第一端部21的长度在大约15mm和20mm之间。此长度比插入件20的具有直径d4的第二端部26的长度大。最大限度地增大具有直径d5的第一端部21的长度以达到与腔室40的第一内径d2的最好的干涉配合。

具有直径d5的第一端部21可通过至少一个成梯状的部分22与具有直径d4的第二端部26分开。在第二端部26处可包括倒角部分25。插入件20的设计是特别的，以利用干涉配合压入腔室40中。不需要使用紧固装置来将插入件20保持在腔室40中。

在一个示例中，插入件20包括成组的内部渐开线花键28。花键28具有在各个花键之间带有宽度w的轮廓。在一个示例中，各个花键之间的宽度w为大约2.5mm。将插入件20压入曲轴10的第二节段13中导致在腔室40的带有直径d2的长度处在插入件20上的压缩压力。虽然花键28之间的宽度大体上设计成满足行业标准（例如ansib92.1），但为了有效地与附属装置匹配，插入件20的花键28之间的宽度w设计成使得宽度w在安装到腔室40中之前比安装到腔室40之后大约大2%。宽度的这种过度补偿考虑干涉配合过程期间的任何变形，使得插入件20保持花键28之间的行业标准宽度以用于在安装于曲轴10中之后与附属装置匹配。在另一示例中，插入件20可利用腔室40中的槽口锁上。

图4示出了插入件20'的第二示例。插入件20'具有大体上圆柱形的形状，其中第二端部26'相比第一端部21'具有较小的直径。与插入件20相似，第二端部26'的直径d4在大约22mm和大约25mm之间。与插入件20相似，第一端部21'的直径d5在大约25mm和大约35mm之间。插入件20'的带有直径d5的第一端部21'的长度在大约15mm和20mm之间。此长度比插入件20'的具有直径d4的第二端部26'的长度大。最大限度地增大具有直径d5的长度以达到与腔室40的第一内径d2的最好的干涉配合。

第二端部26'从第一端部21'到直径d4可为完全渐缩的。插入件20'的设计是特别的，以干涉配合到具有相似的渐缩内径的腔室中。不需要使用其他的紧固装置来将插入件20'保持在腔室40中。

与插入件20相似，插入件20'包括成组的内部渐开线花键28'。花键28'具有在各个花键之间带有宽度w的轮廓。在一个示例中，各个花键之间的宽度w为大约2.56m。将插入件20'压入曲轴10的第二端部13中导致在腔室40的带有直径d2的长度处在插入件20'上的压缩压力。虽然花键28'的宽度大体上设计成满足行业标准以有效地与附属装置匹配，但插入件20'的花键28'之间的宽度w设计成使得宽度w在安装到腔室40中之后将会小大约2%。宽度的这种过度补偿考虑干涉配合过程期间的任何变形，使得插入件20'保持花键28'之间的行业标准宽度以用于与附属装置匹配。

相比于现有的重型发动机压缩机（可从俄亥俄州elyria的bendixcommercialvehiclesystemllc获得），发明的压缩机组件50提供了重量上超过30%的减小、曲轴的总体长度的25%的减小、可用扭矩的20%的增加以及材料和制造成本两者的相当大的减小。

虽然本发明通过对其实施例的描述示出，并且虽然已经相当详细地描述了实施例，但是申请人的意图并非将所附权利要求的范围限制或以任何方式限定于这些细节。对于本领域技术人员将容易出现额外的优点和变型。因此，本发明在其更宽泛的方面不限定于特定的细节、代表性装置以及示出且描述的示范性示例。因此，可从这些细节做出改变而不背离申请人的大体发明概念的精神或范围。