[发明专利]柔性连杆

说明书

与相关申请的关系

本发明声索2012年8月10提交的美国临时专利申请No.61/681,711的优先权，其内容合并于此。

技术领域

本发明涉及连杆，尤其涉及柔性连杆。

背景技术

现在，用于各种不同的装置的活塞和曲柄之间的杆件是刚性的连杆。连杆的刚性可能引起压缩机或任何其它往复式装置的曲柄轴承和活塞的磨损速率增高。

发明内容

本发明是针对以往的连杆存在的问题对以往的连杆构造进行的一种改进。本发明提出一种可用于发动机、密闭式压缩机、以及需要有活塞和曲柄之间的连接的任何应用场合或需要有直线运动的滑块和曲柄之间的连接的应用场合的柔性连杆。连杆的柔性部分可用一个或多个弹簧来构成，但不要求一定如此。一个或多个弹簧在用到这种连杆上时就构成可用于连接曲柄和活塞的柔性连杆。这种连杆可以完全或部分地用柔性材料来成形(例如弹簧、活塞、其它零件、等等)。当连杆包括弹簧时，弹簧的弹性力可以是沿着弹簧的纵向长度恒定的或可改变的。弹簧的金属丝直径可以是沿着弹簧的纵向长度恒定的或可改变的。弹簧的直径可以是沿着弹簧的纵向长度恒定的或可改变的。用于成形弹簧的材料可以是沿着弹簧的纵向长度完全一致的或可改变的。连杆的柔性部分可包括单个弹簧或两个或更多套装起来的弹簧。如果用两个或更多套装起来的弹簧，那么a)各弹簧的卷绕方向可相同或不同，b)各弹簧的自由长度可相同或不同，c)各弹簧的金属丝直径可相同或不同，d)各弹簧的直径可相同或不同，e)各弹簧的弹性力可相同或不同，和/或f)用于成形各弹簧的材料可相同或不同。

本发明的一个非限制性目的是，降低压缩机或任何直线滑动机构的曲柄轴承和活塞的磨损。本发明做到这一点的办法是，通过采用柔性连杆来降低活塞和连杆内的轴向应力。柔性连杆是一种能吸收轴向挠变的弹性元件，使这样的轴向挠变分布于曲柄轴承和活塞表面的更大区域。而且还可以针对各种尺度和型式的压缩机、发动机、装置或直线滑动装置，构造柔性连杆的形状，让这种连接引入一个附加的自由度，这个自由度可将应力分布于轴承和活塞的更大表面。柔性连杆的这样一种构造可降低压缩机的曲柄轴承和活塞上的磨损，而延长曲柄轴承和/或活塞的寿命。

在本发明的一个非限制性方面，提供一种包括活塞、柔性连杆和轴承的连杆构造。活塞是设计成在气缸的活塞腔内作往复运动。活塞、柔性连杆和轴承的尺寸、形状和材料都是非限制性的。一般，活塞的尺寸和形状是做成为能够正确地在气缸的活塞腔内运动。活塞包括一个杆腔，其设计成可套接地接纳柔性连杆的第一端部。杆腔还包括一个连接体，其设计成可把柔性连杆的第一端部连接于杆腔的内部。所用的连接体的型式是非限制性的。在一个非限制性的结构安排中，这个连接体是一个枢转连接件，它使柔性连杆的第一端部能够随着活塞在气缸的活塞腔内往复运动而在杆腔的内部枢转。应能理解，也可以用其它的连接结构。轴承一般是设计成可被连接于曲柄或其它型式的转动机构。

在本发明的另一个非限制性方面，在柔性连杆的第一端连接于活塞内的杆腔时，活塞内的杆腔的底开口的截面面积大于柔性连杆的位于或靠近底开口之处的截面面积。柔性连杆的截面面积和活塞内的杆腔的底开口的截面面积的这一尺寸差异使柔性连杆的前部能够随着活塞在气缸的活塞腔内往复运动而在活塞内的杆腔里运动。在一个非限制性的构造中，柔性连杆的在或靠近活塞内的杆腔402的开口之处的截面面积对活塞内的杆腔的底开口的截面面积的尺度比约为0.1～0.95:1，典型地约为0.15～0.9:1，更典型地约为0.2～0.8:1，甚典型地约为0.25～0.5:1。

在本发明的再一个非限制性方面，活塞内的杆腔的深度是这样的，即在柔性连杆的第一端连接于杆腔的内部时，柔性连杆的整个长度不能都进入杆腔。一般，柔性连杆的纵向长度对杆腔的纵向长度之比至少约为1.1:1，典型地至少约为1.5:1。在一个非限制性的具体结构安排中，柔性连杆的纵向长度对杆腔的纵向长度之比约为1.2～100:1，典型地是1.3～50:1。应能理解，也可以用其它的长度比。

在本发明的再一个非限制性方面，柔性连杆呈弹簧的形状。一般地说，柔性连杆长度的至少约25％是弹簧，典型地，柔性连杆长度的至少约33％是弹簧，更典型地，柔性连杆长度的至少约40％是弹簧，甚典型地，柔性连杆长度的至少约50％是弹簧，更甚典型地，柔性连杆长度的至少约75％是弹簧，还更甚典型地，柔性连杆长度的100％是弹簧。