特别用于压缩机的曲轴 本发明涉及一种特别用于压缩机的曲轴。
具体地说，该曲轴包括至少一个大致柱形的主轴颈、一个曲柄臂、和一个大致柱形的曲柄销。通常，在操作状态下，主轴颈由主轴承可旋转地支承，曲柄销连接到连杆的大端上，并且润滑流体置于接触的机械部件之间，以便降低由它们的相对旋转而产生的摩擦。
本发明的目的在于提供这样一种曲轴，该曲轴的几何结构可进一步降低由于旋转而引起的摩擦。
依据本发明，该目的可借助一种具有本说明书起始部分和特征部分中的特征的曲轴来实现，该曲轴的特征在于该曲轴在其外表面上具有至少一个凹部，所述凹部位于该主轴颈上处于第一位置，或者位于该曲柄销上处于第二位置，该第一位置沿轴向靠近曲柄臂且沿周向与曲柄销的位置一致，该第二位置与该第一位置周向相对。
本发明的曲轴的凹部或多个凹部形成在周向弧形部分内，在旋转的最关键阶段中该周向弧形部分承受机械应力，原则上该机械应力是作用在相应圆截面的不同弧形部分上的机械应力中的最小机械应力。因此，凹部对于存在于承受最大机械应力的关键区域中地润滑流体层的压力降低没有不利的影响。而且，同时该凹部减小了在曲轴与相应轴承之间的相对滑动表面，并且因此减小了摩擦，摩擦与该表面的范围大致成比例。
参照附图并结合本发明的特定实施例，可更好地理解本发明的这些和其它的目的、优点、和特征，在附图中：
图1是本发明的曲轴的立体图，该曲轴连接到连杆上；
图2是图1所示的部件在分解状态下的立体图；
图3是沿图1的线III-III截取的部件的截面图；
图4是图3的细节的放大图；和
图5是沿图3中的线V-V截取的截面图。
特别用于压缩机的曲轴包括至少一个大致柱形的主轴颈10、一个曲柄臂12、和一个大致柱形的曲柄销14。
第一凹部16a形成在主轴颈10的外表面上，位于沿轴向靠近曲柄臂12且沿周向与曲柄销14的位置一致的第一位置处，即在垂直于曲柄销14的正中平面的平面的同一侧面上(并且由此横截于图5的图面的平面)并且延伸穿过主轴颈10的纵向轴线18。
第二凹部16b形成在曲柄销14的外表面中，位于与该第一位置周向相对的第二位置处。
第三凹部16c形成在主轴颈10的外表面中，位于沿轴向相对于曲柄臂12偏置且与该第一位置周向相对的第三位置处，即在垂直于曲柄销14的正中平面的平面的相对侧面上(并且由此横截于图5的图面的平面)并且延伸穿过主轴颈10的纵向轴线18。
凹部16a、16b、16c具有带有圆角的大致矩形的形状，并且沿周向具有大约120度的角度范围。
在本发明的(未示出的)变型中，凹部16a、16b、16c沿周向可具有彼此独立的不同的角度范围，例如在60-180度的范围内，优选为在90-150度的范围内。
凹部16a、16b、16c优选为具有在40-300微米之间的深度，该深度可以任意的改变。
曲柄臂12可以按常规方式来成形为板，其具有配重以便平衡惯量的离心力。另外通常的是，主轴颈10和曲柄销14的外表面设置有凹槽，其中具有用于由泵送装置供应的润滑流体的分配的螺旋凹槽20，该泵送装置设置在曲轴的内侧并且在附图中未示出。
主轴颈10可旋转地安装在支承件22中(图5)，该支承件具有主轴承24和副轴承26，它们面对主轴颈10的在其表面上分别具有第一凹部16a和第三凹部16c的轴向部分。
曲柄销14可旋转地安装在连杆30的环形大端28中，该大端28用作轴承。按照已知的方式，轴32从连杆30的环形大端28延伸并且在其相对端处铰接到活塞34上，该活塞安装成在压缩机的气缸36内滑动(图1)。
在操作中，曲轴承受机械应力，该应力依据围绕纵向轴线18的旋转角度而改变。具体而言，当活塞34在上死点位置(图1)时该应力最大，上死点位置对应于在气缸36内的气体的最大压缩并因此形成对于在曲轴上的摩擦力的产生的最关键阶段。在该阶段中，曲柄销14相对于在连杆30的大端28中的孔38具有最大的偏心量，(见图4，其中清晰地示出相对于实际情况强化了这种现象)，并且曲柄销14朝向轴32固定到其上的大端28的弧形部分位移。因此，置于该弧形部分与曲柄销14之间的润滑流体层40承受最大的压力，并且将其支承作用施加到曲轴上。相反，曲柄销14的直径方向相对的部分和靠近该部分的润滑流体层42承受较小的压力。曲柄销14的直径方向相对的该部分是其中形成有第二凹部16b的部分。该第二凹部16b由此减小了在曲柄销14与连杆30的大端28之间的相对滑动表面，因此减小了相对的摩擦，而且其对于润滑流体层40的压力降低没有不利的影响，该润滑流体层40存在于承受较大压力的区域中。
大致相似的现象出现在主轴颈10的具有第一凹部16a和第三凹部16c的部分中，第一凹部16a和第三凹部16c分别面对主轴承24和副轴承26。然而，应当注意，第一凹部16a相对于第三凹部16c转向180度，第三凹部16c相对于第二凹部形成在相似的角度位置。在任何情况下，第一凹部16a和第三凹部16c也靠近相应的圆截面的润滑流体的受力最小的部分。因此，它们具有这样的效果，即降低了摩擦并且没有不利地影响存在于承受压力较大的区域中的润滑流体。
自然地，在本发明的原理保持相同的情况下，结构的细节和实施形式可以相对于所述的示例进行改变和变型，并且不脱离本发明的范围。特别是，彼此不同的凹部可以具有任何形状，包括不对称的形状。而且，凹部的边缘可以具有导角和圆角。