具有改进端的连杆的制作方法

本公开大体上涉及往复式驱动机构的领域，并且更加具体地涉及用在这种机构中的改进型连杆设计。

背景技术：

常见的往复式驱动机构通常包括一个或多个连杆，该一个或多个连杆将曲轴的旋转移动转化为用于驱动相应活塞杆的线性往复式移动。典型的连杆包括细长轴，该细长轴止于所谓的“大端”中的第一纵向端处，该大端具有形成为从其延伸通过的较大的横向孔以便促进联接至曲轴。该轴止于所谓的“小端”中的第二纵向端处，该小端具有形成为从其延伸通过的较小的横向孔以便促进联接至活塞或者活塞杆。该大端和该小端因此分别在连杆的轴的相对纵向端处限定出大体上环形的构件，每个环形构件均具有：直接连接至该轴的近端侧以及未直接连接至该轴且与该轴间隔隔开的远端侧。

环形轴颈轴承通常是收缩配合在连杆的小端孔内以便与从其延伸通过的圆柱形十字头销可旋转地接合。可以在十字头销与轴颈轴承之间的小环形间隙中设置润滑膜，以便确保这些零件的平滑旋转并且使磨损最小化。由于轴颈轴承的方位相对于连杆的小端固定，所以轴颈轴承具有分别与小端的近端侧和远端侧相对应的近端侧和远端侧。

当连杆在操作期间往复运动时，连杆的小端及其相应轴颈轴承围绕横向地从其延伸通过的十字头销旋转并且交替地推动和拉动该十字头销。已经观察到，在该往复运动期间，该小端和该轴颈轴承可以经历非对称变形。具体地，当小端和轴颈轴承拉动十字头销时(即，当连杆处于张力下时)，由于来自十字头销的阻力，所以小端和轴颈轴承的远端侧可以偏转或者变形为远离十字头销并且远离位于十字头销与轴颈轴承的远端侧之间的润滑膜。相反，当小端和轴颈轴承推动十字头销时(即，当连杆处于压缩下时)，小端的近端侧抵制变形，该近端侧直接连接至连杆的刚性轴并且由该刚性轴支撑。因此，由小端的近端侧支撑的轴颈轴承的近端侧也抵制变形。因此，小端和轴颈轴承的近端侧克服润滑膜的阻力，而不是变形或者偏转为远离十字头销，从而使得轴颈轴承的近端侧与十字头销之间的间隙受到压缩。因此，该间隙中的一些或者所有润滑剂被迫使出来，并且该间隙中的润滑膜因此变薄或者完全被撤出。润滑膜的该变薄可以在轴颈轴承和十字头销上导致过度和/或不均匀磨损，这在总体上可以对往复式压缩机具有有害影响。

已经实施的试图用于缓和上述润滑剂变薄的一种解决方案是使用高粘度润滑剂，该高粘度润滑剂提供较大阻力以防止压缩。然而，这种高粘度润滑剂的使用导致摩擦和相关联的能量损失增加。已经尝试的另一种解决方案是使用较大直径的轴承，但仍需实现一种有效的解决方案。

技术实现要素：

鉴于前文，将有利的是提供一种具有连杆的压缩机，该连杆适应于：当该连杆被放置在张力和压缩下时，在不引起重大能量损失的情况下，在其小端轴颈轴承中维持厚度足够的润滑膜。

根据本公开的一种示例性连杆可以包括：细长轴；大端，该大端在轴的第一纵向端处限定出第一横向联接孔；以及小端，该小端在轴的第二纵向端处限定出第二横向联接孔。该大端可以具有：最靠近该轴的近端侧和最远离该轴的远端侧。该小端也可以具有：最靠近该轴的近端侧和最远离该轴的远端侧。开口可以形成在与大端的近端侧和小端的近端侧中的一个相邻的轴中，以便减小该近端侧的硬度。

根据本公开的一种示例性压缩机包括：活塞，该活塞用于压缩汽缸中的流体；以及驱动轴，该驱动轴在第一纵向端连接至活塞并且在第二纵向端连接至十字头组件。该压缩机可以进一步包括连杆，该连杆具有：细长轴；大端，该大端限定出在轴的第一纵向端处的第一横向联接孔，该大端具有最靠近该轴的近端侧和最远离该轴的远端侧；以及小端，该小端限定出在轴的第二纵向端处的第二横向联接孔，该小端具有最靠近该轴的近端侧和最远离该轴的远端侧。该大端可以联接至曲轴，并且该小端可以通过十字头销联接至十字头组件，该十字头销延伸通过第二联接孔和十字头组件。开口可以形成在与大端的近端侧和小端的近端侧中的一个相邻的轴中，以便减小该近端侧的硬度。

附图说明

图1是图示了根据本公开的示例性压缩机的截面侧视图。

图2是图示了图1中示出的示例性压缩机的连杆的十字头组件和小端的透视图。

图3是图示了图1中示出的示例性压缩机的连杆的十字头组件和小端的分解透视图。

图4a至图4d是图示了本公开的连杆的示例性替代实施例的侧视图。

具体实施方式

现在将在下文参照附图对根据本公开的设备进行更加全面的描述，附图中示出了装置的优选实施例。然而，该设备可以以许多其它不同的形式来体现并且不应理解为限制于本文列出的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开详尽且完整，并且将该设备的范围全面地传达至本领域技术人员。在所有附图中，相同标记指相同元件。

参照图1，示出了根据本公开的往复式压缩机10(下文“压缩机10”)的示例性实施例。为了方便和清楚，诸如“顶”、“底”、“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“垂直”、“水平”、“右”、“左”、“横向”和“纵向”等术语在本文中将用于描述压缩机10及其多个部件的相对布局和方位，分别相对于压缩机10在图1中出现的几何结构和方位。所述术语将包括具体地提到的单词、其派生词、以及类似单词。

压缩机10可以包括：框架12、汽缸14、以及导向罩15。该汽缸14可以包含活塞16，该活塞16可在汽缸14内沿着其纵向轴往复地移动，如下文将进一步描述的。活塞杆17可以在第一端连接至活塞16，并且可以在第二端连接至十字头组件18，该十字头18可移动地设置在导向罩15内。该十字头组件18可以包括十字头20和22，该十字头20和22一致地和可滑动地与导向罩15的内表面接合，以便促进十字头组件18沿着导向罩15内的线性路径作往复移动。

十字头组件18可以由连杆24往复地驱动，该连杆24可以在第一端通过十字头销25(如下文将更加详细的描述的)可枢转地联接至十字头组件18，并且在第二端可旋转地联接至可旋转地被驱动的曲柄27。如将理解的，连杆24将曲柄27的旋转移动转化为往复式线性移动，该往复式线性移动被传递至十字头组件18和连接的活塞杆17和活塞16。

压缩机10可以是双动式类型，具有位于汽缸14内的活塞16的两侧上的压缩腔26和28。压缩腔26和28中的每一个可以分别设有进气阀30和32以及排气阀34和36。当活塞16在曲柄机构的方向上(即，向图1中的左边)移动时，可以经由进气阀30将处于吸入压力下的流体(例如，任何可压缩物质)引入到压缩腔26中。同时，存在于压缩腔28中的流体可以受到压缩并且在排放压力下经由排气阀36排放出。类似地，当活塞16远离曲柄机构(即，向图1中的右边)移动时，可以经由进气阀32将处于吸入压力下的流体引入到压缩腔28中。同时，存在于压缩腔26中的流体可以受到压缩并且在排放压力下经由排气阀34排放处。因此，流体连续地移动进和移动出汽缸14。尽管未示出，但流体源可以联接至压缩腔26和28的进气阀30和32，并且排气阀34和36可以联接至恰当的排放管道。

压缩机10的连杆24可以包括：止于所谓的“大端”42处的主体部40。该大端42可以具有形成为从其延伸通过的较大的横向联接孔44以用于容置曲轴27。在其相对端处，主体部40可以止于所谓的“小端”46处。该小端46可以具有形成为从其延伸通过的较小的横向联接孔48。该较小横向联接孔48可以容置十字头销25以便将连杆24联接至十字头组件18，如下文进一步描述的。因此，连杆24的大端42和小端46可以分别在主体部40的相对纵向端上限定出大体上环形的元件。因此，大端42和小端46可以分别具有：设置为与主体部40直接相邻的相应近端侧50和52、以及与主体部纵向地间隔隔开的相应远端部54和56。

图2和图3图示了十字头18和连杆24的小端46。连杆24的主体部40示出为具有I形轮廓，但这不是至关重要的，并且将理解，在不背离本公开的情况下，主体部40可以具有任何多种其它恰当的轮廓。

十字头组件18可以包括十字头主体60，该十字头主体60设有两个弯曲十字头滑块20和22，这两个弯曲十字头滑块20和22设置为在导向罩15(在图1中示出)内沿着对应的直线式导向件(未示出)滑动。如在图3中最佳地示出的，连杆24可以通过圆柱形十字头销25可枢转地联接至十字头主体，该圆柱形十字头销25延伸通过设置在十字头主体60的侧壁中的相对孔眼68和70并且延伸通过环形套筒轴承74，该环形套筒轴承74可以通过诸如收缩配合、机械紧固件或者粘合剂被固定在连杆24的小端46的孔48内。套筒轴承74可以具有近端侧76和远端侧78，该近端侧76和该远端侧78与连杆24的小端46的相应近端侧52和远端侧56相对应并且与其相邻。再次参照图1，润滑膜(下文称为“润滑膜73”)可以设置在位于十字头销25与套筒轴承74的径向中间处的环形间隙中。因此，连杆24的小端46和套筒轴承74可以围绕十字头主体60内的十字头销25自由地且平滑地枢转。

十字头组件18还可以联接至压缩机的活塞杆17。因此，活塞杆17可以延伸通过十字头组件18的安装法兰82以及可选地邻接的隔板84，并且可以由螺纹螺母86保持为与该安装法兰82和隔板84牢固的接合，该螺纹螺母86可以延伸到安装法兰82和隔板84的相对侧中并且可以被固定至活塞杆17的螺纹端88。安装法兰82和隔板84可以设置为与十字头主体18平坦地邻接，并且可以通过螺纹柱90直接连接至十字头销25，该螺纹柱90的一端由螺母91固定并且延伸通过对应的孔92、94、96(该对应的孔92、94、96分别形成在安装法兰82、隔板84和十字头主体60中)，并且与形成在十字头销25中的螺纹孔97接合。因此，活塞杆17可以被刚性地固定至十字头销25，但同时允许十字头销25在压缩机10的操作期间围绕其轴相对于套筒轴承74和连杆24的小端46自由地旋转。

如在图2中最佳地示出的，开口100可以形成在连杆24的主体部40中，在与小端46的近端侧52直接相邻并且在一对支腿102和104的垂直中间的位置处，该对支腿102和104将主体部40连接至近端侧52。在所图示的实施例中，开口100是由近端侧52的侧壁106部分地限定出的大体上的肾状孔口，该侧壁106在连接支腿102和104之间延伸。侧壁106可以具有大体上与小端46中的孔48的曲率相似的曲率，并且可以具有大体上等于小端46的远端侧56的径向厚度的径向厚度，但这不是至关重要的。据设想，开口100可以具有任何多种其它形状和配置，如下文将更加详细地描述的。

此外，尽管开口100示出为完全延伸通过主体部100，但设想了开口可以可替代地仅仅部分地延伸通过主体部。

如将理解的，开口100可以减小连杆24的在轴40与小端46的近端侧52的连接点处的刚度，从而为近端侧52提供比在缺乏开口100时(即，如果连杆在轴40与近端侧52的连接点处是完全实心的话，如在常见连杆中一样)提供的柔性更大的柔性(即，低硬度)。例如，小端46的近端侧52可以具有大体上与小端46的远端侧56的硬度相似的硬度。尽管开口100位于与小端46相邻，但设想了连杆24可以附加地或者可替代地在与大端42相邻的位置处设有类似开口，以便以与上文描述的方式大体上相似的方式来修改该大端的刚度。

在压缩机10的操作期间，曲轴27旋转并且往复地驱动连杆24，该连杆24又往复地驱动十字头组件18、活塞杆17和活塞16，如上文所描述的。当连杆24纵向地往复运动时，连杆24的小端46和套筒轴承74围绕横向地从其延伸通过的十字头销25枢转并且交替地推动和拉动该十字头销25。当连杆24被放置为处于压缩下时(即，当连杆24移动至图1的右边时)，套筒轴承74的近端侧76将十字头销25迫使至右边，该近端侧76由小端46的近端侧52支撑。相反，当连杆24被放置为处于张力下时(即，当连杆24移动至图1的左边时)，套筒轴承74的远端侧78将十字头销25迫使至左边，该远端侧78由小端46的远端侧56支撑。

当连杆24以上文描述的方式交替地推动和拉动十字头销25时，润滑膜73可以被压缩在十字头销25与套筒轴承74之间。具体地，当连杆24被放置为处于张力下时，润滑膜73可以被压缩在连杆24与套筒轴承74的近端侧76之间，并且当连杆24被放置为处于压缩下时，润滑膜73可以被压缩在连杆24与套筒轴承74的远端侧78之间。因此，套筒轴承74和小端46的近端侧52和78以及远端侧56和76交替地遭受到来自润滑膜73和下层十字头销25的阻力。

在一些实施例中，形成在连杆24的主体部40中的与小端46的近端侧52相邻的开口100可以使得近端侧52的硬度大体上与小端的远端侧56的硬度相同。因此，当连杆24处于压缩下时，润滑膜73可以受到压缩并且套筒轴承74和小端46的近端侧52和76可以被迫地变形为远离十字头销25，压缩和远离的量大体上与如下量相同：即，当连杆24处于张力下时，润滑膜73可以受到压缩并且套筒轴承74和小端46的远端侧56和78可以被迫地变形为远离十字头销25的量。因此，当连杆处于压缩下时十字头销25与套筒轴承74的近端侧76之间的润滑膜73的厚度可以大体上等于当连杆24处于张力下时十字头销25与套筒轴承74的远端侧78之间的润滑膜73的厚度。

这与常见的连杆24相反，常见的连杆24不包括诸如开口100等开口，因此常见的连杆的小端的近端侧具有大体上比远端侧的硬度大的硬度。因此，这种常见的配置易遭受非对称变形，其中，十字头销与套筒轴承之间的润滑膜在相对于张力行程的压缩行程期间严重变薄或者完全被撤出，这在十字头销和套筒轴承上导致过度和/或不均匀磨损。本公开的连杆24的配置(并且尤其是开口100的提供)防止或者至少缓和这种非对称变形以及随之引起的过度和/或不均匀磨损。

图4a至图4b图示了根据本公开的连杆的多个实施例。应理解，这些实施例仅仅是通过示例的方式来呈现的，并且在不背离本公开的情况下，设想了这些实施例的许多变型并且可以以类似特征来实施这些变型以便减小连杆的小端的近端侧的硬度。

参照图4a，连杆200可以大体上类似于上文描述的连杆24，该连杆200包括I形轮廓主体部202，该主体部202具有肾状开口204，该肾状开口204定位为与小端208的近端侧206相邻并且横向地在一对连接支腿210和212的中间。在所图示的实施例中，连杆200也设有一对减压凹陷214和216(例如，部分孔)，该对凹陷214和216分别形成在连接支腿210和212中。在连接支腿210和212的相对侧中也可以形成有一对大体上相同的减压凹陷(未在图中)。减压凹陷214和216可以设置用于以期望的方式进一步调节小端208的近端侧206的硬度(即，在减压孔204之外)。

参照图4b，连杆300可以大体上类似于上文描述的连杆24，具有I形轮廓主体部302，该主体部302具有形成为从其延伸通过的开口304，该开口304与小端308的近端侧306相邻并且横向地在一对连接支腿310和312的中间。该实施例的开口304示出为比上文描述的减压孔100深，从而为小端308的近端侧306提供与连杆24的小端46的近端侧52不同的硬度轮廓。

参照图4c，所图示的连杆400可以设有大体上杆状的主体部402、以及形成为从其延伸通过的小圆形开口404，该小圆形开口404与小端408的近端侧406相邻。该实施例的连杆400还可以包括多个径向地且周向地隔开的较小开口410，该多个径向地且周向地隔开的较小开口410形成在小端408的近端侧406中。在所图示的实施例中，较小开口410包括多个不同尺寸，其中，较大开口定位为与主体部402相邻，并且较小开口定位为与小端408的近端侧406相邻。圆形开口404与多个径向地且周向地隔开的较小开口410的组合可以用于为近端侧406提供期望的硬度轮廓。

图4d示出了所公开的连杆500的其它实施例，该连杆500包括杆状主体部502和大体上的三角形开口504，该大体上的三角形开口504形成为与小端508的近端侧506相邻。与前述实施例一样，所公开的开口504可以为近端侧506提供期望的硬度轮廓。

从前述公开中将显而易见的是，在连杆中可以形成有一个或多个减压孔和/或其它减压特征(例如，凹陷)(诸如，该一个或多个减压孔和/或其它减压特征可以具有多种不同的尺寸、形状和配置)，以便以期望的方式对连杆的小端的硬度进行微调。所公开的布置可以用作本领域中已知的多类压缩机中的任何一类中的往复式驱动机构。

如本文中使用的，以单数形式并且前面有单词“一”或者“一个”的元件或者步骤应理解为不排除复数个元件或者步骤，除非清楚地叙述了这种排除。进一步地，对本发明的“一个实施例”的参照不意在理解为排除同样包括所引述的特征的附加实施例的存在。

尽管本文已经描述了本公开的某些实施例，但本公开不意在限制于这些实施例，本公开的范围意在如本领域中所允许的那样广泛并且应同样地来阅读本说明书。因此，上文的描述不应理解为是限制性的，而是仅仅作为特定实施例的示例。在所附权利要求书的范围和精神内，本领域的技术人员将想象出其它修改例。