專利名稱：活塞裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活塞裝置，其具有一個活塞以及一個連桿，該活塞有活塞頭和活塞裙，該連桿通過一個包含球的球窩接頭與活塞連接，所述球通過一個安全部件被收容于活塞中。
背景技術(shù)：
從專利US2,451,216中可以了解到這樣一種活塞裝置。這里，活塞頭有一個軸向向內(nèi)延伸的具有一個球形凹部的突出，所述球被支撐于其中。在一個可選擇的實(shí)施方案中，所述球形結(jié)構(gòu)通過一個被插入活塞中的金屬片部件形成所述。這種活塞必須可用于家用冰箱。
從DE2510957A1中也可以得知在活塞和連桿之間利用球窩接頭的連接。這里，球通過球窩容納于活塞中，所述球窩是塑料物質(zhì)制成的，其被噴涂或塑模于球頭上。
JP01-141274A說明了另一種壓縮機(jī)活塞中的球窩接頭連接，其中球位于活塞頭的一個凹部中。所述球通過彈簧支撐，其具有用于潤滑油進(jìn)入支承面的通道開口。
JP63-029075A2說明了一個類似的實(shí)施方案，其中活塞頭被加工成相對較厚。所述活塞頭有一個球被支撐于其中的球形凹部。所述球通過彈簧容納于活塞中，其在一個圓周突出后接合。
當(dāng)在用于制冷裝置的壓縮機(jī)中使用這樣一種活塞裝置時，試圖保持制造成本較小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于提供這樣一種活塞裝置的任務(wù)，其在制造中是成本合算的。
由介紹中提及的活塞裝置，這個任務(wù)被這樣解決，其中所述活塞由再成形的金屬片制成并且球被支撐于加強(qiáng)部件的支承區(qū)域中，所述加強(qiáng)部件位于活塞頭和球之間。
根據(jù)這個所述實(shí)施方案，成本的降低主要可以獲得，其中活塞本身可以以一種便宜的方式制成。僅僅需要一塊具有一個在0.6-1mm范圍之間的厚度，優(yōu)選范圍為0.7-0.8mm的相對薄的金屬板。這樣一種金屬板可以很容易被再成形為某種杯狀，例如通過深沖壓。杯子的底部然后形成活塞頭并且周圍的壁形成活塞裙。因此，避免了作為整件鑄件制造活塞頭。通常，由金屬板制成的活塞不能夠采用高壓，所述高壓出現(xiàn)在制冷壓縮機(jī)中。由于這個原因，使用了設(shè)置于活塞內(nèi)的加強(qiáng)部件。所述加強(qiáng)部件具有兩個任務(wù)。首先，它加強(qiáng)了活塞頭，并且其次，由于它的支撐區(qū)域，它形成了一個用于接納球窩接頭裝置的球的支撐。所述球、加強(qiáng)部件和活塞利用安全部件被簡單地保持在一起，這實(shí)質(zhì)上簡化了制造。這樣一種活塞還具有質(zhì)量小的優(yōu)點(diǎn)。這對于裝備了這樣一種活塞的壓縮機(jī)的振動行為有有利的影響，例如冷凍劑壓縮機(jī)。由于活塞加速需要的力更小，需要更少的能量和更小的平衡重量。
優(yōu)選地，加強(qiáng)部件在徑向方向中相對于活塞頭是可移動的。因此，在徑向上保證了加強(qiáng)部件和活塞裙之間的距離。這個距離可以相對小。然而，它允許加強(qiáng)部件在裝配期間將其本身置于中心。這意味著加強(qiáng)部件采用一個位置，在所述位置它具有一個相對于球的最佳位置。同樣在被安裝時，加強(qiáng)部件將能夠輕微移動，以能夠接納球的一個小的橢圓度。
優(yōu)選地，安全部件僅僅作用在球上。因此，安全部件具有一個相對于加強(qiáng)部件的總距離，其當(dāng)然可以很小。所述安全部件沒有直接支撐加強(qiáng)部件，而是僅僅借助于活塞中的球。因此，在以這樣一種方式的安裝過程中加強(qiáng)部件在徑向可移動是可能的，所述安裝形成了對于球的最佳位置。這意味著加強(qiáng)部件可以自身定中心并且補(bǔ)償公差。
優(yōu)選地，支撐區(qū)域?yàn)榍蛐尾⑶揖哂羞@樣的一個半徑，其大于球的半徑。因此，公差能夠更好地被接受。
優(yōu)選地，加強(qiáng)部件具有錐形，至少在徑向外部區(qū)域。這意味著徑向向外時加強(qiáng)部件變得越來越薄。因此，考慮到在徑向外部區(qū)域，作用在活塞頭上的力通過相對短的路徑總之可以被傳遞到活塞裙上。然而，在活塞頭的軸心，需要一個更大的加強(qiáng)部件。加強(qiáng)部件的形狀適合于預(yù)期的力的事實(shí)可以節(jié)省材料。首先，材料的節(jié)省確保了成本優(yōu)勢。其次，然而，他們也包含了操作過程中的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榛钊退牟考梢员恢瞥删哂邢鄬π〉闹亓俊Ｓ捎谝粋€用薄的金屬板制成的活塞已經(jīng)具有比鑄鐵制成的活塞更小的質(zhì)量，因此可以使用更小的平衡重量。這保持使擺動和振動較小的趨勢。因此，用金屬板制造活塞可以使噪音降低。
優(yōu)選地，加強(qiáng)部件可以由燒結(jié)金屬、冷成形金屬或耐溫耐壓的塑料材料制成，所述塑料材料例如聚醚醚酮(PEEK)。無論如何，加強(qiáng)部件的重量可以被保持較小。用于制造加強(qiáng)部件的費(fèi)用保持很小。例如，球也可以由燒結(jié)金屬制成以節(jié)省成本。
優(yōu)選地，在活塞頭和加強(qiáng)部件之間設(shè)置至少一個油槽。所述油槽能夠使在活塞頭的內(nèi)部有一個小的油流。利用所述油流，熱量可以被帶走，所述熱量是在氣體壓縮工程中在制冷劑壓縮機(jī)中產(chǎn)生的。因此，熱膨脹可以保持很小。
優(yōu)選油槽與一個孔連接，所述末端在支承區(qū)域內(nèi)。油首先被輸送到支承區(qū)域以潤滑球與加強(qiáng)部件間的支承區(qū)域，例如，通過連桿，并且然后可以承擔(dān)冷卻任務(wù)。
優(yōu)選地，安全部件具有一個杯子的形狀，其具有周壁并設(shè)置有用于連桿通過的開口，底部的一部分對球起作用。安全部件的這個實(shí)施方案進(jìn)一步提高了活塞的穩(wěn)定性。另外，在圓周方向，獲得了一個相對均勻的支撐力，其作用在球上。這提高了在安全部件和加強(qiáng)部件間球的支撐。
所述底部在開口周圍有一個球形支承面也是有利的，所述面被支撐于球上。因此，兩個球面與球接觸，即，首先在加強(qiáng)部件中的支承面并且其次在安全部件中的支承面。球形支承面的半徑適合于球的半徑；然而，不需要完全一致。在一定程度上，所述安全部件具有柔性，因此支承面能適合于球的表面。
優(yōu)選地，所述底部在活塞頭的方向被徑向向外傾斜?；旧希踩考牡撞縿t按照加強(qiáng)部件的輪廓。由此產(chǎn)生了兩種情況。第一，出現(xiàn)了一個間隙，通過所述間隙，油可以在加強(qiáng)部件和安全部件之間滲透至支承區(qū)域和支承面。這提高了球的支承的潤滑。第二，安全部件底部的至少部分圓錐形提供了這樣一個形狀，當(dāng)安全部件被固定于活塞內(nèi)時，具有所述形狀的支承面可以由一定的預(yù)應(yīng)力被壓靠至球。
優(yōu)選地，所述安全部件由鋼板制成。鋼板具有足夠的穩(wěn)定性以在加強(qiáng)部件和在活塞內(nèi)容納球。另外，鋼板具有柔性，至少在一定程度上，其將適合于在活塞內(nèi)容納球。
優(yōu)選地，安全部件在活塞末端的區(qū)域中朝向遠(yuǎn)離活塞頭的方向杯固定于活塞裙上。因此，所述固定在活塞的一個區(qū)域內(nèi)被作出，所述區(qū)域相對遠(yuǎn)離壓力腔，所述壓力腔在工作過程中由活塞界定。這使所述固定將對活塞的工作特性產(chǎn)生負(fù)面影響的風(fēng)險(xiǎn)較小。
優(yōu)選地，所述安全部件被熔焊、膠合或釬焊于活塞裙。這意味著當(dāng)連接安全部件和活塞裙時不需要連接部件。盡管這樣，獲得了連接，其在很大程度上能夠適應(yīng)安全部件和活塞間的力。
優(yōu)選地，活塞裙具有一個帶有減少直徑的固定區(qū)域，安全部件被固定于其上。特別地，當(dāng)安全部件通過熱加工，如熔焊或釬焊被固定于活塞裙上時，減少直徑的使用具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，通過所述固定方法活塞的圓柱形不會被負(fù)面影響。
優(yōu)選地，在活塞頭和固定區(qū)域之間，活塞裙有一個進(jìn)一步徑向向內(nèi)成形的軸向部分，在此處安全部件從內(nèi)部承載。所述軸向部分首先具有一定的支撐功能，即，在軸向看時，安全部件在兩個位置上被保持在活塞內(nèi)。其次，軸向部分也具有劃定安全部件和活塞裙之間的通道的界線的功能，所述通道用于油的流動。最后，活塞裙變得更具剛性，這適合于活塞周圍工作的磨壓過程。
在安全部件在固定區(qū)域和軸向部分之間有一個油通道開口是有利的。在這種情況下，軸向部分也可以與安全部件連接以確保額外的穩(wěn)定性。


下面基于與附圖相關(guān)的優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明詳細(xì)描述，說明圖1為活塞的側(cè)視2為根據(jù)圖1的截面II-II具體實(shí)施方式
活塞裝置1具有活塞2和連桿3，它們通過一個球窩接頭部件4彼此連接，其僅在圖2中示出。在圖2中，驅(qū)動活塞2的連桿3僅用虛線表示。
活塞2具有活塞頭5和活塞裙6，活塞頭5形成活塞2的前端并且活塞裙6形成了活塞2的周壁。從圖1中可以看到，活塞裙具有一個第一直徑減少7，其位于朝向遠(yuǎn)離活塞頭5的一個末端8，和一個第二直徑減少9，其位于活塞裙的中間并形成一個環(huán)形槽。在這個第二直徑減少9中設(shè)置一個油出孔10，其將在下面詳細(xì)說明。
活塞2從一塊在0.7-0.8mm厚度范圍中的相對薄的金屬板深沖壓形成。因此，在制造上相對便宜。
在活塞頭5的內(nèi)部設(shè)置一個加強(qiáng)部件11，其由燒結(jié)金屬或冷成形金屬制成。所述加強(qiáng)部件11形成了一個對于球13的球形支承區(qū)域12。在這種連接中，支承區(qū)域12的半徑要稍大于球13的半徑。球13有一個開口14，連桿3被固定于其中。
加強(qiáng)部件11以一個相對于活塞裙6內(nèi)壁的周邊間隔15被設(shè)置。所述間隔至少與凹進(jìn)一樣大，所述凹進(jìn)由直徑減少引起，目的在于加強(qiáng)部件11可以被插入活塞中而不會與活塞裙6沖突。因此，在活塞裝配沒有完成時，加強(qiáng)部件11可以在一定限度內(nèi)徑向移動。
在加強(qiáng)部件11和活塞頭5的內(nèi)壁之間設(shè)置至少一個油槽16，所述油槽通過一個凹槽形成，所述凹槽形成在活塞頭5上的加強(qiáng)部件11的支承面上。方便地，可以設(shè)置幾個油槽16，例如通過兩個直徑凹槽形成，它們被設(shè)置為彼此成直角，并且在加強(qiáng)部件11的中間彼此交叉。通過一個在加強(qiáng)部件11上的中心開口17，油槽16與支承區(qū)域12連接，因此通過連桿3從外部到活塞2供應(yīng)的油可以到達(dá)油槽16。
加強(qiáng)部件11具有圓錐形，即，在活塞頭方向上其從徑向內(nèi)部到徑向外部逐步變尖。在加強(qiáng)部件11的中間提供了一個基本圓柱形的突出18，其在活塞2的軸向上稍微增大了支承區(qū)域12，即，平行于活塞裙6的方向。根據(jù)這個實(shí)施方案，可以認(rèn)為，在徑向外部邊緣區(qū)域，作用于活塞頭5的力可以經(jīng)過相對短的路徑被傳遞到活塞裙6上，雖然中間的活塞頭5將需要更大的加強(qiáng)。同時，示出的形狀使加強(qiáng)部件11的質(zhì)量很小，因此活塞2和它的部件的總質(zhì)量同樣將會相對很小。
也可由燒結(jié)金屬制成的球13通過安全部件19容納于支承區(qū)域12中。所述安全部件19被制成具有周壁20和底部21的杯狀。所述周壁20在圓周方向上閉合。所述底部21具有一個開口22，連桿通過所述開口被導(dǎo)向。
所述底部21按照加強(qiáng)部件11的輪廓，即，在加強(qiáng)部件11有一個圓錐形的位置，它有一個相應(yīng)的傾斜部分23，其延伸進(jìn)入圓柱部分24，所述圓柱部分以一個小的間隔環(huán)繞突出18。圓柱部分24與一個支承部分25相連，其內(nèi)部形成了一個支承于球13上的球形的支承面26。支承面26的半徑與球13的半徑適合，同樣當(dāng)這里不需要完全一致時。安全部件19由鋼板制成，例如通過深沖壓。因此它具有一定的柔性，所以在一定的限定內(nèi)所述支承面26可以與球13適合。然而，它也可以由能承受相應(yīng)負(fù)荷的塑料材料制成。在這種情況下，可以節(jié)省額外的重量。
安全部件19僅對球13起作用，即，它不與加強(qiáng)部件11接觸。這包含了這樣的優(yōu)勢，如上所述的設(shè)置為可在徑向移動的加強(qiáng)部件11可以在裝配過程中自行調(diào)節(jié)到球13。直到安全部件19被固定于活塞2中，加強(qiáng)部件也被基本固定于活塞內(nèi)。
安全部件19的傾斜部分23按照加強(qiáng)部件11的傾斜的上部。因此，形成了一個間隙27，油通過所述間隙也可以從突出18的旁邊滲入支承區(qū)域12。
在所述第一直徑縮小部分7的內(nèi)部形成了一個固定區(qū)域28，在所述區(qū)域安全部件19與活塞裙6連接，例如通過熔焊，膠合或釬焊。當(dāng)固定區(qū)域28位于具有縮小直徑的活塞裙6部分時，在活塞裙6上的安全部件19的固定使活塞裙6從圓柱形偏離的風(fēng)險(xiǎn)將會很小。
在固定區(qū)域28和加強(qiáng)部件11之間，在第二個直徑縮小9的內(nèi)部提供一個軸向部分29，在軸向部分29處安全部分19與活塞裙6再次被連接。然而，這里的連接可以被避免。無論任何，安全部件19的周壁20在此處被向外支撐在活塞裙6上。
在活塞裙6與安全部件19的周壁20之間形成了一個環(huán)形通道30，所述通道30在軸向上由固定區(qū)域28和軸向部分29界定。被供給至活塞的油通過活塞2借助于油出口10滲透入槽內(nèi)，所述槽也可以被稱為潤滑槽。這里，油通過一個區(qū)域33分別在活塞裙6或活塞頭5和安全部件19之間流動。從這里，油可以進(jìn)入間隙27以分別在加強(qiáng)部分11內(nèi)或安全部件19內(nèi)潤滑球13的支承部分。一個入口32由通道30與所述槽連接，其通過第二直徑縮小9形成。在周壁20內(nèi)，安全部件19具有一個油出口31，通過所述出口，到達(dá)通道30的油從通道30噴入活塞2的內(nèi)部。
以一個未被詳細(xì)示出的方式，所述安全部件19也可以以其他的方式被固定在活塞上，例如通過制動連接(catch connection)。
權(quán)利要求
1.一種活塞裝置，其具有一個活塞以及一個連桿，該活塞有有活塞頭和活塞裙，連桿借助一個包括一個球的球窩接頭裝置與活塞連接，所述球通過一個安全部件收容于活塞內(nèi)，其特征在于，活塞(2)由再成形的金屬板制成并且球(13)被支撐于加強(qiáng)部件(12)的支承區(qū)域(12)內(nèi)，所述加強(qiáng)部件位于活塞頭(5)和球(13)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的活塞裝置，其特征在于，加強(qiáng)部件(11)相當(dāng)于活塞頭(5)在徑向上可移動。
3.如權(quán)利要求2所述的活塞裝置，其特征在于，安全部件(19)僅與球(13)作用。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的活塞裝置，其特征在于，支承區(qū)域(12)為球形并且有一個大于球(13)的半徑的半徑。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的活塞裝置，其特征在于，加強(qiáng)部分(11)至少在徑向外部區(qū)域?yàn)閳A錐形。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的活塞裝置，其特征在于，加強(qiáng)部分(11)由燒結(jié)金屬、冷成形金屬或耐溫耐壓的塑料材料制成，所述塑料材料例如聚醚醚酮(PEEK)。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的活塞裝置，其特征在于，在活塞頭(5)和加強(qiáng)部分(11)之間至少提供一個油槽(16)。
8.如權(quán)利要求7所述的活塞裝置，其特征在于，油槽(16)與孔(17)連接，所述孔終結(jié)于支承區(qū)域(12)。
9.如權(quán)利要求1至8之一所述的活塞裝置，其特征在于，安全部件(19)具有一個杯子的形狀，具有一個周壁(20)和一個設(shè)置用于連桿(3)通過的開口(22)的底部(21)，所述底部(21)的一部分與球(13)作用。
10.如權(quán)利要求9所述的活塞裝置，其特征在于，底部(21)有一個環(huán)繞開口(22)的球形支承面(26)，所述面(26)被支撐于球(13)上。
11.如權(quán)利要求9或10所述的活塞裝置，其特征在于，底部(21)在活塞頭(5)的方向中徑向向外傾斜。
12.如權(quán)利要求1至11之一所述的活塞裝置，其特征在于，安全部件(19)由鋼板制成。
13.如權(quán)利要求1至12之一所述的活塞裝置，其特征在于，安全部件(19)在活塞末端(8)的區(qū)域中朝向遠(yuǎn)離活塞頭(5)的方向被固定于活塞裙(6)上。
14.如權(quán)利要求13所述活塞裝置，其特征在于，安全部件(19)被熔焊、膠合或釬焊于活塞裙(6)上。
15.如權(quán)利要求1至14之一所述的活塞裝置，其特征在于，活塞裙(6)有一個具有縮小直徑的固定區(qū)域(28)，安全部件(19)固定在所述區(qū)域上。
16.如權(quán)利要求15所述的活塞裝置，其特征在于，在活塞頭(5)和固定區(qū)域(28)之間，活塞裙(6)有一個進(jìn)一步徑向向內(nèi)成形的軸向部分(29)，安全部分(19)從內(nèi)部支承在其上。
17.如權(quán)利要求16所述的活塞裝置，其特征在于，安全部件(19)在固定區(qū)域(28)和軸向部分(29)之間有一個油通道開口(31)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種活塞裝置，其具有一個活塞(2)以及一個連桿(3)，活塞(2)有活塞頭(5)和活塞裙(6)，連桿通過包含球(13)的一個球窩接頭(4)與活塞(2)連接，所述球通過一個安全部件(19)被收容于活塞(2)中。試圖以成本合算的方式制造所述活塞裝置。為了這個目的，確保所述活塞(2)由再成形的金屬板制成并且球(13)被支撐于加強(qiáng)部件(12)的支承區(qū)域(12)內(nèi)，所述加強(qiáng)部分位于活塞頭(5)和球(13)之間。
文檔編號F16J1/10GK1626854SQ20041001045
公開日2005年6月15日 申請日期2004年12月2日 優(yōu)先權(quán)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