曲柄轴
专利汇可以提供曲柄轴专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 曲柄 轴，具有允许 曲柄销 钉移动的导向槽，从而可以根据旋转方向调整 活塞 的往复距离。曲柄轴包括一根引起旋转运动的旋 转轴 ，一个连接到 旋转轴 中心的 曲柄臂 ，其一侧具有径向 水 平配置的导向槽，允许曲柄销钉自由运动，以及安装在导向槽中的弹性装置，能够提高吸入和压缩 流体 的性能。因此，能够实现平稳柔顺的压缩而避免过度压缩造成的损失。同时，通过使用弹性装置而增加了额外回退量，提高了吸入性能。，下面是曲柄轴专利的具体信息内容。
1.一种用于将旋转运动转化为往复运动的曲柄轴，包括：
一根引起旋转运动的旋转轴；以及
一个中心连接在旋转轴上的曲柄臂，其一侧具有导向槽，允许曲 柄销钉自由移动，所述曲柄轴还包括配置在所述导向槽内在所述曲柄 销钉两侧用作弹性支撑的弹性装置。
2.根据权利要求1中所述的曲柄轴，其特征是导向槽水平布置， 从内圆上的第一点伸向外圆上的第二点。
3.根据权利要求1中所述的曲柄轴，其特征是导向槽在内圆半径 和外圆半径之间，离所述曲柄臂中心有一定距离。
4.一种往复式压缩机，包括：
一个产生旋转运动的电机；
一个曲柄轴，具有曲柄臂，固定在所述曲柄臂中心上并与所述电 机连接的旋转轴，水平地从内圆伸向外圆并与中心有一定距离的导向 槽，在所述导向槽内用作弹性支撑的弹性装置，和一个根据旋转方向 在所述导向槽中自由移动的曲柄销钉；
一个通过连杆连接在所述曲柄销钉上的活塞，与销钉之间有一定 间隔，用来执行往复运动；以及
一个圆柱体，其内部空间用于随活塞的直线往复运动吸入并压缩 液体；
其中，曲柄销钉的两侧都装有所述弹性装置。
5.根据权利要求4中所述的往复式压缩机，其特征是当活塞从最 低点移到最高点时，所述曲柄销钉在导向槽中被向外推。
6.根据权利要求4中所述的往复式压缩机，其特征是当活塞从最 高点移到最低点时，所述曲柄销钉在导向槽中被向内推。
技术领域
本发明涉及一种曲柄轴，更确切地说，涉及一种能通过使用一种 弹性构件提高旋转运动和直线运动之间的转换效率的曲柄轴。
背景技术
图1显示了传统曲柄轴的结构。
参照图1，传统曲柄轴包括：一根旋转轴30，连接在使旋转轴30 旋转的旋转部件10上；一个曲柄臂40，其中心连接旋转轴30，并且其 一侧通过曲柄销钉50连接在一根连杆上。在连杆60的一端，安装有一 个往复构件20，该构件随连杆的往复运动进行运动。
更详细地说，旋转构件10使旋转轴30转动，其中旋转轴30的转动 直接传输到同轴旋转的曲柄臂40。在这种情况下，曲柄销钉50从曲柄 臂40的旋转中心偏离一个预定的距离，因旋转轴30的旋转绕一个预定 半径的圆转动。
连杆60连接在曲柄销钉50上，将曲柄销钉50的圆周运动转化成垂 直往复运动。连杆60的垂直运动使连接在它上面的往复构件20垂直运 动。
在另一种情况中，上述操作可以反过来进行。换言之，往复构件 20使得连接在它上面的连杆60作往复运动。连杆60循环移动曲柄臂 40，因而使连接在旋转轴30上的旋转构件10转动，完成确定的操作。
曲柄轴是一种能够将旋转运动转换成往复运动的构件。这种曲柄 轴广泛使用在现代社会中。例如，车辆引擎由于往复构件的往复运动 而使旋转构件旋转。相反，在压缩机或者冷冻机中，旋转构件的转动 使得往复构件作往复运动。
图2显示了使用传统曲柄轴的往复式压缩机的结构。
参照图2，传统往复式压缩机包括一个封闭的容器1，该容器确定 了压缩机的机体；一个构架2，安装在封闭容器1的内部；一个驱动电 机，由安装在构架下方的定子3和转子4构成；一个曲柄轴30，与驱动 电机的转子4的内径配合，其一端装有偏心零件；一根连杆60，连接 曲柄轴30上偏心零件和活塞22下端，用于将曲柄30的旋转效果转化成 直线往复运动；一个圆柱体21，与构架2上端部分和活塞22配合，其 中活塞22与和曲柄轴30的偏心零件配合的连杆60连接，在圆柱体21内 作往复运动。
这里，曲柄轴30的一侧通过曲柄销钉与连杆60固定连接。
圆柱体21上安装有吸入阀和排出阀，为圆柱体21吸入和排出冷却 剂气体，其中阀四周围有消声器8。
以上对往复式压缩机的配置进行了描述，驱动电机的操作主要是 使曲柄轴30旋转，连杆60也相应地做圆周运动。由于连杆60和安装在 圆柱体21内的活塞22连接在一起，连杆60的圆周运动使得活塞22作直 线往复运动。活塞22的往复运动用作吸入、压缩和排出流体。
然而，由于传统的曲柄轴包含固定在连杆上的曲柄销钉，在压缩 过程中当曲柄轴的旋转力原样传递到连杆上时，会因压力过大而导致 损耗。而且，在吸入过程中，当通过连杆与曲柄轴连接的活塞所吸入 的冷却剂少于最大吸入体积时，传统往复式压缩机的最大效率会降 低。
发明内容
为达到上述目的，本发明的一种优选方式提供一种用于将旋转运 动转化为往复运动的曲柄轴，包括：一根用于引起旋转运动的旋转轴； 以及一个中心连接在旋转轴上的曲柄臂，其一侧上具有导向槽，允许 曲柄销钉自由移动，所述曲柄轴还包括配置在所述水平导向槽内在所述 曲柄销钉两侧用作弹性支撑的弹性装置。
在曲柄轴上，导向槽可以水平布置，从内圆上的第一点伸向外圆 上的第二点。另外，曲柄轴还可以包括弹性装置作为弹性支撑，安装 在水平导向槽内曲柄销钉的两边。
为达到上述目的，本发明的另一种优选方式提供一种用于将旋转 运动转化为往复运动的曲柄轴，包括：一根用于引起旋转运动的旋转 轴；一个中心连接在旋转轴上的曲柄臂，其一侧上具有导向槽；以及 一个在导向槽中自由移动的曲柄销钉。
为达到上述目的，本发明的再一种优选方式提供一种用于将旋转 运动转化为往复运动的曲柄轴，包括：一根用于引起旋转运动的旋转 轴；一个中心连接在旋转轴上的曲柄臂，其一侧上具有导向槽，导向 槽水平地从内圆上的第一点伸向外圆上的第二点；以及一个在导向槽 中自由移动的曲柄销钉。
曲柄轴还可以包括用作弹性支撑的弹性装置，安装在水平导向槽 中曲柄销钉的两侧。
为达到上述目的，本发明的再一种优选方式提供一种往复式压缩 机，包括：一台产生旋转运动的电机；一个曲柄轴，具有固定在曲柄 轴中心上并与电机连接的旋转轴，水平地从内圆伸向外圆并与中心有 一定距离的导向槽，安装在导向槽内用作弹性支撑的弹性装置，和一 个根据旋转方向在所述导向槽中自由移动的曲柄销钉；一个通过连杆 连接在所述曲柄销钉上的活塞，与销钉之间有一定间隔，用来执行直 线往复运动；以及一个圆柱体，其内部空间可随活塞的直线往复运动 吸入并压缩液体，其中，曲柄销钉的两侧都装有弹性装置。
在往复式压缩机内，弹性装置优选安装在曲柄销钉的两侧。
在往复式压缩机内，活塞从最低点向最高点移动时，导向槽中的 曲柄销钉被向外推。
在往复式压缩机内，活塞从最高点向最低点移动时，导向槽中的 曲柄销钉被向内推。
附图说明
图1显示传统曲柄轴的结构；
图2显示使用传统曲柄轴的往复式压缩机的结构；
图3A和3B显示按照本发明第三种优选实施例的曲柄轴的结构；
图4用示意图显示采用本发明第三种优选实施例的曲柄轴的往复 式压缩机的结构；
图5A至5D用示意图显示采用本发明第三种优选实施例的曲柄轴 的往复式压缩机的操作情况；
图6显示由本发明第三种优选实施例的曲柄轴的旋转导致的活塞 的操作；
图7显示传统曲柄轴中活塞的位置；
图8显示本发明第三种优选实施例的曲柄轴中活塞的位置。
具体实施方式
图3A和3B显示了本发明第三种优选实施例的曲柄轴的结构。
参照附图3A和3B，曲柄轴的中心连接在旋转轴30上，以产生旋 转运动。而且，在曲柄臂40’的一侧开有径向导向槽44，和转动轴30相 互分离，以便曲柄销钉50自由移动。在导向槽44中曲柄销钉50的两侧， 安装有的弹性装置43，用来对曲柄销钉50进行弹性支撑。弹性装置43 优选弹簧。
而且，导向槽44从半径为R1的内圆上的一点伸向半径为R2的外 圆上的一点水平地形成。亦即，导向槽44沿一条直线向外延伸，从半 径为R1的内圆上的一点伸向半径为R2的外圆上的一点。
优选情况下，曲柄销钉50作为能够在导向槽44中自由移动的构 件，在弹性装置的作用下尽量向外偏离。如图3B所示，为了达到这个 目的，弹性装置43分成两部分，其中优选情况下第一弹性装置43A较 第二弹性装置43B长。更详细地说，第一弹性装置43A的长度为从导向 槽44与半径为R1的内圆接触点到接触曲柄销钉50的点的距离。第二弹 性装置43B的长度为从曲柄销钉50到导向槽44与半径为R2的外圆接触 点的距离。所以，第一弹性装置43A较第二弹性装置43B长，这样曲柄 销钉50可以向外偏移。
图4用示意图显示了采用本发明第三种优选实施例的曲柄轴的往 复式压缩机的结构。
参照图4，往复式压缩机具有连接在曲柄轴55上曲柄销钉50的连 杆60，和连接在连杆60末端的活塞22。活塞22吸入并压缩液体，同时 在圆柱体21内做往复运动。
下面参照附图5A至5D进行描述往复式压缩机的操作。首先，当 曲柄销钉50与圆柱体刚好相反放置，亦即，在最高点的位置，曲柄销 钉50在导向槽44中弹性装置的弹性力作用下将向外移动，旋转时在离 心力的作用下将进一步向外偏移。
这样，当曲柄轴进一步转动，导向槽确定的方向与活塞往复运动 的方向垂直，进入圆柱体的液体受压推动曲柄销钉50。然后，导向槽 44向外和向内方向交换，这样曲柄销钉50被推向导向槽44。更详细地 说，导向槽44向外的方向指向活塞，而导向槽44向内的方向指向活塞 相反的方向，这样曲柄销钉50在导向槽44中被液体施加在活塞上的压 力向内推。然而，这种推动是通过在导向槽44中支撑曲柄销钉50的弹 性装置而平缓发生的，所以使得在圆柱体中压缩和排出液体的过程很 均匀。当然，考虑到压缩效率，需要事先有一个预处理，把圆柱体安 装在曲柄轴的附近，这样当曲柄销钉完全推到内部时，活塞可以到达 最低点。
当活塞位于最低点时，发生压缩和排出过程。当活塞经过最低点 时，施加在曲柄销钉50上的压力减小，这样曲柄销钉由于弹性装置43 和离心力的作用，会逐渐被向外推。这种现象发生在接近最高点时， 曲柄销钉被迅速推向外方。这种现象意味着活塞将在圆柱体内迅速向 后退，以便在圆柱体内吸入大量的流体。
在这种情况下，最低点表示曲柄销钉的位置在曲柄轴和圆柱体之 间，而最高点表示曲柄销钉相对曲柄轴位于圆柱体的对面。
下面参照图6对由于曲柄轴的旋转而导致的活塞工作进行描述。 可以看出，活塞的速度迅速到达中点然后当液体压缩时在排斥压力的 作用下从最高点突然下降。这种现象将导致排出速率不稳定，引起过 度压缩的损失。
在本发明第三种优选实施例的往复式压缩机中，压缩液体时弹性 装置的操作使活塞的速度只发生平缓的变化，这样液体平稳压缩，避 免了过度压缩的损失，这与现有技术是不一样的。
而且，弹性装置使活塞速度在最高点附近的变化比相关工艺更为 迅速，因而提高了流体的吸入量。
下面对比现有技术描述本发明第三种优选实施例的曲柄轴中活塞 的位置。
图7显示在传统曲柄轴上的活塞位置，图8显示本发明第三种优选 实施例的曲柄轴上的活塞位置。
参照图7，可以看到，当曲柄销钉50在曲柄轴转动的带动下进行 旋转时，活塞22作直线往复运动。在这种情况下，活塞22的位置P根 据公式1确定：
X＝L1cosθ
Y＝L1sinθ
...公式1，
其中X和Y是曲柄销钉的坐标，L1是旋转中心到曲柄销钉的距离， L2是曲柄销钉到活塞的距离，P是旋转中心到活塞的距离。
相反，如图8所示，本发明第三种优选实施例的曲柄轴上活塞的 位置P′由公式2确定：
...公式2，
其中L1是旋转中心到曲柄销钉的距离，L2是曲柄销钉到活塞的距 离，P是旋转中心到活塞的距离。
如图8所示，L2具有不变的恒定长度，而L1则由于所施加的弹簧 力而长度会发生改变。
距离L1按照公式3变化：
...公式3，
其中Y和φ是振幅和相位角，ω是该受阻尼的机构的角速率。
在上述本发明的曲柄轴中，除了传统活塞运动以外，还有由弹簧 引起的微小往复运动会附加在活塞的运动上。
如上所述，本发明第三种优选实施例的曲柄轴上开有从内部指向 外部的水平导向槽，以及在导向槽中支撑曲柄销钉的弹性装置。因此， 能够获得平缓光滑地压缩流体，可以防止过度压缩造成的损失。在吸 入液体时，通过使用弹性装置引起的附加回退量，使得吸入性能得到 提高。
因此，本发明具有曲柄轴高效转换旋转运动和往复运动的优点。
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