專利名稱：空氣壓縮機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種空氣壓縮機，該空氣壓縮機用于將壓縮空氣提供給其中存儲有用于各種氣動裝置的壓縮空氣的儲氣罐，以便使該儲氣罐的內部壓力可一直保持為預定值。更具體地，本發明涉及一種這樣構造的空氣壓縮機，即，如果儲氣罐的內部壓力超過預定值則該壓縮機停止動作，然后當壓力降到預定值之下時該壓縮機起動。
背景技術：
通常，大型車輛例如公共汽車、卡車或拖車安裝有各種氣動裝置，包括利用壓縮空氣的壓力進行制動的空氣制動器、以及自動地開關門的氣動打開/關閉裝置。供應這種氣動裝置的壓縮空氣可由通過發動機的動力而動作的空氣壓縮機提供給儲氣罐并存儲在儲氣罐中，從而可以在以后提供壓縮空氣。為此，壓縮空氣應存儲在儲氣罐內并一直保持適當的壓力。
圖1示出以這樣的方式動作的常規空氣壓縮機的示例。該空氣壓縮機包括安裝在附裝到發動機上的曲軸箱1內的曲軸2；傳動齒輪3，該齒輪3通過軸連接到曲軸的前端并與發動機的正時齒輪(未示出)相嚙合以從發動機接收動力；活塞(未示出)，該活塞在在曲軸箱上方延伸的氣缸內通過曲軸往復運動，以將壓縮空氣提供給儲氣罐5；以及卸載器6，該卸載器響應于通過調節器7傳遞的信號壓而動作，從而在儲氣罐的內部壓力超過預定值時防止將壓縮空氣提供給儲氣罐，而在儲氣罐的壓力下降時允許再次提供壓縮空氣。
該空氣壓縮機以這樣的方式動作，即通過傳動齒輪3傳遞發動機產生的動力以使曲軸2旋轉，與曲軸互鎖的氣缸4內的活塞將壓縮空氣提供給儲氣罐5。當連續向儲氣罐5供應壓縮空氣而使該儲氣罐的內部壓力超過預定值時，通過調節器7向卸載器6傳遞信號壓，從而該卸載器可動作以使空氣壓縮機空轉。從而，停止向儲氣罐5提供壓縮空氣。此后，如果壓力下降，則卸載器進行逆動作，從而可重新向儲氣罐提供壓縮空氣。
但是，在常規空氣壓縮機內，即使在由于卸載器6的動作而不向儲氣罐5提供壓縮空氣時，該空氣壓縮機仍然連續空轉，所以連續浪費由發動機產生的動力，造成燃料的巨大浪費。因此，缺點是這與改善車輛的里程油耗相背離。
此外，隨著曲軸2旋轉和活塞連續往復運動，氣缸的內部溫度會由于摩擦熱而升高，同時提供給曲軸箱的機油的消耗增大。由于排放的熱空氣包含與油耗的增加成比例的大量污染物，因此會導致空氣污染和環境污染。另外，增大的磨損率會產生噪聲，并且會大大縮短空氣壓縮機的壽命。
發明內容
本發明旨在解決上述現有技術中的問題。因此，本發明的一個目的是提供一種可防止燃料和機油過量消耗并非常有利于改善里程油耗的空氣壓縮機。
本發明的另一個目的是提供一種可最大限度地防止其壽命縮短并防止空氣和環境污染的空氣壓縮機。
本發明的這些目的可通過提供這樣的空氣壓縮機來實現，即如果儲氣罐的內部壓力超過預定壓力并傳送了一信號壓，則曲軸和活塞將不動作以停止提供壓縮空氣；如果內部壓力降低，則使曲軸和活塞再次動作以提供壓縮空氣。在該空氣壓縮機內，操作活塞的曲軸安裝在曲軸箱內以便在預定范圍內前后移動。如果曲軸向后移動，則發動機所產生的動力將通過離合器和與正時齒輪嚙合的傳動齒輪傳遞給該曲軸，從而進行提供壓縮空氣的動作。如果曲軸向前移動，則離合器的接合被松開，從而不傳遞動力，并且空氣壓縮機停止動作。
圖1是示出常規空氣壓縮機的示例的結構的概略圖；圖2是示出根據本發明的一個實施例的空氣壓縮機的結構的概略圖；圖3是根據本發明的一個實施例的空氣壓縮機的分解透視圖；圖4A是示出空氣壓縮機的曲軸向前移動的狀態的剖視圖；圖4B是示出空氣壓縮機的曲軸向后移動的狀態的剖視圖；圖5A和5B是示出空氣壓縮機的離合器的一部分的放大剖視圖；圖6A和6B是示出空氣壓縮機的壓縮空氣缸的一部分的放大剖視圖；圖7A和7B是示出空氣壓縮機的泵活塞的一部分的放大剖視圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細說明根據本發明的優選實施例的空氣壓縮機。
圖3是根據本發明實施例的空氣壓縮機的分解透視圖，圖4A和4B分別是示出空氣壓縮機的曲軸向前移動和向后移動的狀態的剖視圖。
根據本發明實施例的空氣壓縮機的曲軸箱10附裝到發動機100。曲軸20可自由旋轉地安裝在曲柄室11內，該曲柄室水平貫穿曲軸箱的下部而形成。
曲軸20的前端部穿過襯套12并露出，該襯套通過卡環聯接到曲柄室11的前端部以防止脫落。然后，將曲軸的露出的前端部安置在發動機100內。
此外，曲軸20的前端部具有一其外圓周逐漸變細的中段，軸管21聯接到該中段，該軸管的內圓周逐漸變細以與該曲軸前端部的中段相配，該軸管的外圓周形成有花鍵(鍵槽，齒槽)21a。該軸管由螺母22固定，該螺母緊固在曲軸的前端部上。
因此，在軸管21圍繞曲軸20的前端部的中段安裝的狀態下，軸管21插置在襯套12的前端和螺母22之間，從而該軸管可聯接到該曲軸以與其一體地旋轉。
與發動機100的正時齒輪嚙合以將動力從發動機傳遞給曲軸20的傳動齒輪30圍繞襯套12前端部的外圓周安裝，該襯套12前端部穿過曲柄室11的前端部并露出。
傳動齒輪30為管形，其內徑大于曲軸20前端部的外徑。在傳動齒輪30的后端沿內圓周形成的止擋臺階31被沿襯套12前端的外圓周突出的止擋件12a止擋，從而不會從止擋件脫落。這樣，傳動齒輪就聯接到襯套的前端以與其一起旋轉。在傳動齒輪的內圓周的中部形成有花鍵32。
在軸管21前端部的外圓周和傳動齒輪30的內圓周之間安裝有離合器40，以將從發動機傳遞到傳動齒輪的動力傳遞給曲軸20或切斷該動力。
離合器40包括固定環板41，該固定環板通過卡環安裝在傳動齒輪30的內圓周的前端以便不會脫落；活動環板43，該活動環板插置在固定環板的背面和軸管21的前端部之間，從而該活動環板可通過插置在該活動環板和固定環板之間的環板彈簧42的推斥力向后移動；以及在傳動齒輪內圓周的后端臺階和活動環板之間一個接一個交替地插置的多個傳動板(stealing plate)44和摩擦環板45。
每個傳動板44的軸孔的內徑均大于軸管21的外徑，并且傳動板44的外圓周形成有花鍵44a，以與在傳動齒輪30的內圓周形成的花鍵32相接合。每個摩擦環板45的外徑均小于傳動板的外徑，并且摩擦環板的軸孔的內圓周形成有花鍵45a，以與在軸管的外圓周形成的花鍵21a相接合。
因此，傳動板44的軸孔與軸管21間隔開，而在傳動板44的外圓周上形成的花鍵44a與在傳動齒輪30上形成的花鍵32相接合。摩擦環板45的外圓周與傳動齒輪的內圓周間隔開，而在軸孔的內圓周形成的花鍵45a與在軸管的外圓周形成的花鍵21a相接合。
在離合器40內，如果活動環板43被環板彈簧42的推斥力向后推動，則軸管21被向后推動距離t，該距離也是活動環板被推動的距離。因此，曲軸20與軸管一起向后移動。相應地，傳動板44和摩擦環板45也被向后推動。
此時，由于傳動板44和摩擦環板45的后部被聯接在襯套12上的傳動齒輪30內圓周的后端臺階支承，所以傳動板和摩擦環板在該傳動齒輪的后端臺階和被環板彈簧42的推斥力向后推動的活動環板43之間相互緊密接觸并且一體地連接。
在這種狀態下，當發動機100的動力通過正時齒輪傳遞給傳動齒輪30，并從而使傳動齒輪旋轉時，旋轉力從傳動齒輪通過一體連接的傳動板44和摩擦環板45傳遞給軸管21，從而使曲軸20旋轉。
即，傳動齒輪30的旋轉力通過與花鍵32相接合的花鍵44a傳遞給傳動板44。然后，一體地連接到傳動板的摩擦環板45與傳動板一起旋轉。此后旋轉力被與摩擦環板的花鍵45a相接合的花鍵21a傳遞給軸管21。
用于使已經通過環板彈簧42的推斥力向后移動的曲軸20向前移動的壓縮空氣缸50安裝在曲柄室11的后端。
壓縮空氣缸50包括蓋子51，該蓋子連接以便密封在曲柄室的開口的后端，并形成有入口511，通過該入口從調節器61引入壓縮空氣的信號壓；以及活塞52，該活塞安裝在該壓縮空氣缸的內部空腔內并以一與距離t成比例的范圍前后移動—該距離t是活動環板43被環板彈簧42的推斥力向后推動的距離。曲軸20的后端聯接到活塞52的正面的中央部。
活塞52支承曲軸20的后端，從而該曲軸可以平穩地旋轉；同時，如果儲氣罐60內壓縮空氣的壓力超過預定值并被作為信號壓從調節器60通過入口511引入壓縮空氣缸50，則該活塞向前移動以使曲軸向前移動。
在這種狀態下，由于圍繞已經向前移動的曲軸20的前端部安裝的軸管21在距離t的范圍內向前推動活動環板43并使之移動，所以環板彈簧42被壓縮，同時，已經因該環板彈簧的推斥力而相互緊密接觸的傳動板44和摩擦環板45從緊密接觸狀態松開，然后保持滑動狀態。從而，該曲軸通過離合器40與傳動齒輪30的連接被切斷。
當以此方式切斷連接時，即使傳動齒輪30旋轉，該旋轉力也不會傳遞給軸管21，從而曲軸20不會旋轉。因此，傳動齒輪僅進行空轉。
在每個垂直于曲軸箱10的曲柄室11延伸的泵室13內均安裝有泵活塞14。在曲軸旋轉時，泵活塞通過連桿15往復運動，該連桿的一端聯接到曲軸20的水平部分20a并將壓縮空氣提供給儲氣罐60。
連桿15的另一端插入聯接凹槽141，該凹槽形成在泵活塞14的中央以便開口朝向曲柄室11。聯接凹槽的內部尺寸r大于該連桿的前后寬度f(見圖7A和7B)。軸孔142水平橫穿該泵活塞的中部。
因此，當活塞銷16貫穿設置在連桿15的另一端的軸通孔并固定地安裝在軸孔142內時，在連桿通過活塞銷連接到活塞的狀態下，該連桿水平滑動以在該連桿的前后寬度f和聯接凹槽的內徑r的尺寸差的范圍內前后移動。
構造這種結構的原因在于，由于泵活塞14僅安裝成在泵室13內往復運動，而曲軸20安裝成前后移動，所以連桿15應該與曲軸一起前后移動，以便使泵活塞在泵室內往復運動。
泵室13的開口頂部被頂蓋17覆蓋，該頂蓋具有排出口171，通過該排出口可將泵活塞14產生的壓縮空氣輸送給儲氣罐60。
如上所述構造的根據本發明實施例的空氣壓縮機由發動機100操作。當發動機100在以下狀態下運行時，動力通過與正時齒輪嚙合的傳動齒輪、離合器和軸管傳遞給曲軸，從而使該曲軸旋轉，所述狀態為曲軸20通過環板彈簧42的推斥力向后移動并且插置在活動環板43和傳動齒輪30的后端臺階之間的傳動板44和摩擦環板45相互緊密接觸成一個整體，即離合器40將傳動齒輪連接到軸管21的狀態。
在這種狀態下，泵活塞14通過連桿15而在泵室13內往復運動。在此過程中產生的壓縮空氣通過排出口171排出然后輸送給儲氣罐60且存儲在其中。
如果連續向儲氣罐60提供壓縮空氣而使得輸送給該儲氣罐的壓縮空氣的壓力超過預定值，則信號壓—即壓縮空氣—被通過入口511從調節器61引入壓縮空氣缸50。由于引入的信號壓使得推動活塞52的力大于環板彈簧42的推斥力，所以曲軸20向前移動。
此時，由于向前移動的曲軸20推動活動環板43，所以環板彈簧42被壓縮。因此，已通過環板彈簧的推斥力而緊密接觸成一個整體的傳動板44和摩擦環板45的緊密接觸狀態被松開，從而所述板可彼此分離。結果，傳動齒輪30通過離合器40與軸管21的連接被切斷。
當這種通過離合器40的連接被切斷時，傳動齒輪30因來自發動機100的旋轉力而連續旋轉，但是該旋轉力未傳遞到軸管21。因此，傳動齒輪空轉，而曲軸20不旋轉。
因此，由于空氣壓縮機未動作，所以停止向儲氣罐60提供壓縮空氣，從而可防止壓力的不必要的升高并避免發動機100的動力的損耗。
此后，如果存儲在儲氣罐60內的壓縮空氣已經被使用并且該儲氣罐的內部壓力降到預定值之下，則通過調節器61引入壓縮空氣缸50的信號壓被切斷，從而降低壓縮空氣缸內的壓力。因此，環板彈簧42的推斥力施加在活動環板43和曲軸20上，以向后推動并移動所述活動環板和曲軸。
然后，傳動板44和摩擦環板45相互緊密接觸，并且傳動齒輪30通過離合器40連接到軸管21，從而可將發動機100的動力傳遞給曲軸20，由此空氣壓縮機再次動作。壓縮空氣被連續提供給儲氣罐60，直到壓縮空氣的壓力達到預定值。
在該過程中，只要曲軸20和連桿15前后移動的距離足以松開離合器40中傳動板44和摩擦環板45的緊密接觸狀態，該距離可很小。因此，即使連桿位于偏離泵活塞14的中心軸線的位置，由于偏心距較小，所以泵活塞仍可一直在泵室13內進行正常的往復運動。
同時，盡管已通過與連桿15相關的示例說明了本發明的實施例—該連桿15安裝成與曲軸20一起前后移動并且使泵活塞14往復運動，但是本發明并不局限于此。可不將連桿構造成前后移動，而只將曲軸構造成前后移動。
為此，與連桿15的端部相聯接的曲軸20的水平部分20a的長度大于該連桿的前后寬度f，從而該水平部分可滑動。相反，連桿的上端連接到泵活塞14以便只旋轉而不前后移動。
盡管除了本實施例之外還有許多變型，但是很明顯，任何其中將安裝成前后移動的曲軸20的旋轉力傳遞給往復運動的泵活塞14的變型都落在本發明的范圍內。
此外，可設置單個泵室13以適用于使用較少壓縮空氣的車輛并降低成本。很明顯，這種情況也落在本發明的范圍內。
但是，在使用很多壓縮空氣的大型車輛的情況下，需要提供多個泵室13以便快速提供壓縮空氣。
在根據本發明的實施例的如上動作的空氣壓縮機內，如果儲氣罐的內部壓力降低到低于預定值，則空氣壓縮機通過接收發動機的動力而動作以將壓縮空氣提供給儲氣罐。如果儲氣罐的內部壓力超過預定值，則僅使傳動齒輪空轉以切斷來自發動機的動力的傳遞，從而停止空氣壓縮機的動作。因此，該空氣壓縮機的優點在于防止發動機的動力損失，并從而大大減小燃料和燃油的消耗，從而大大改善車輛的里程油耗。
此外，由于空氣壓縮機僅在需要時動作，所以可降低該空氣壓縮機的磨損率，并防止縮短空氣壓縮機的壽命。減小了空氣壓縮機內的摩擦熱，從而降低了排放空氣的溫度。由于空氣壓縮機在不動作時不排放空氣，所以(本發明)具有可減小空氣污染和環境污染的優點。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種空氣壓縮機，包括曲軸，該曲軸可前后移動地安裝在曲軸箱的曲柄室內-該曲軸箱附裝在發動機上，該曲軸的前端部貫穿聯接在曲柄室前端上的襯套以便不從其上脫落并從曲軸箱的前面露出；傳動齒輪，該傳動齒輪在其后端通過軸聯接安裝并使襯套的外圓周前端部向前露出，該傳動齒輪為其前端部的內徑大于曲軸前端部的外徑的管形，該傳動齒輪在外圓周前端部處與發動機的正時齒輪相嚙合以從發動機接收動力；離合器，該離合器插置在曲軸前端部的外圓周和傳動齒輪的內圓周之間以使曲軸向后移動，從而如果曲軸向后移動，則離合器將從發動機傳遞到傳動齒輪的動力傳遞給該曲軸，如果曲軸向前移動，則切斷從發動機到曲軸的動力傳遞；泵活塞，該泵活塞安裝成在垂直于曲軸箱的曲柄室延伸的泵室內往復運動；連桿，該連桿一端連接到曲軸以便當曲軸前后移動時與該曲軸一起前后移動，而另一端連接到泵活塞以便當曲軸前后移動時水平滑動，該連桿在曲軸旋轉時使泵活塞往復運動；以及壓縮空氣缸，該壓縮空氣缸連接到該曲柄室的后端，并在壓縮空氣的壓力超過預定值時借助于通過調節器引入該壓縮空氣缸的信號壓而動作以使曲軸向前移動，所述壓縮空氣通過泵活塞的往復運動提供并存儲在儲氣罐內。
2.根據權利要求1所述的空氣壓縮機，其特征在于，所述離合器包括圍繞曲軸前端部的中段安裝的并且在外圓周上形成有花鍵的軸管；安裝在傳動齒輪的內圓周前端以便不會向前脫離該傳動齒輪的固定環板；
活動環板，該活動環板插置在固定環板的背面和軸管的前端部之間，從而該活動環板可通過插置在活動環板和固定環板之間的環板彈簧的推斥力而向后移動；以及在傳動齒輪的內部正面和活動環板的背面之間一個接一個交替地圍繞軸管的外圓周安裝的多個傳動板和摩擦環板，其特征在于，每個傳動板都具有其內圓周與軸管的外圓周間隔開的軸孔，在該傳動板的外圓周上形成有花鍵，所述花鍵與傳動齒輪的內圓周的中部處形成的花鍵相接合；以及每個摩擦環板的外圓周與傳動齒輪的內圓周間隔開，在該摩擦環板的軸孔的內圓周上形成有花鍵，所述花鍵與在軸管的外圓周上形成的花鍵相接合。
3.根據權利要求1所述的空氣壓縮機，其特征在于，所述連桿的一端連接到曲軸的水平部分，而該連桿的另一端通過插入聯接凹槽而可水平滑動地連接到安裝成水平貫穿該聯接凹槽的活塞銷上，該聯接凹槽形成在所述泵活塞的中央以便開口朝向所述曲柄室，其中聯接凹槽的內部尺寸大于所述連桿的與曲軸的前后寬度尺寸成比例的前后寬度。
4.根據權利要求1所述的空氣壓縮機，其特征在于，所述壓縮空氣缸包括蓋子，該蓋子連接以便密封在曲柄室的開口的后端，并形成有入口，通過該入口可從調節器引入壓縮空氣信號壓；以及活塞，該活塞安裝在形成于曲柄室的后端和蓋之間的內部空腔內以便前后移動，該活塞的正面與曲軸的后端相聯接。
權利要求
1.一種空氣壓縮機，包括曲軸，該曲軸可前后移動地安裝在曲軸箱的曲柄室內，該曲軸箱附裝在發動機上；傳動齒輪，該傳動齒輪通過軸聯接安裝在曲柄室前端，并與發動機的正時齒輪相嚙合以從發動機接收動力；離合器，該離合器插置在曲軸前端部的外圓周和傳動齒輪的內圓周之間以使曲軸向后移動，從而如果曲軸向后移動，則離合器將從發動機傳遞給傳動齒輪的動力傳遞給該曲軸，如果曲軸向前移動，則切斷從發動機到曲軸的動力傳遞；泵活塞，該泵活塞安裝成在垂直于曲軸箱的曲柄室延伸的泵室內往復運動；連桿，該連桿一端連接到曲軸而另一端連接到泵活塞，以便在曲軸旋轉時使泵活塞往復運動；以及壓縮空氣缸，該壓縮空氣缸連接到該曲柄室的后端，并在壓縮空氣的壓力超過預定值時借助于通過調節器引入該壓縮空氣缸的信號壓而動作以使曲軸向前移動，所述壓縮空氣通過泵活塞的往復運動提供并存儲在儲氣罐內。
2.根據權利要求1所述的空氣壓縮機，其特征在于，所述離合器包括圍繞曲軸前端部的中段安裝的并且在外圓周上形成有花鍵的軸管；安裝在傳動齒輪的內圓周的前端以便不會向前脫離該傳動齒輪的固定環板；活動環板，該活動環板插置在固定環板的背面和軸管的前端部之間，從而該活動環板可通過插置在活動環板和固定環板之間的環板彈簧的推斥力而向后移動；以及在傳動齒輪的內部正面和活動環板的背面之間一個接一個交替地圍繞軸管的外圓周安裝的多個傳動板和摩擦環板，其特征在于，每個傳動板都具有其內圓周與軸管的外圓周間隔開的軸孔，在該傳動板的外圓周上形成有花鍵，所述花鍵與傳動齒輪的內圓周的中部處形成的花鍵相接合；以及每個摩擦環板的外圓周與傳動齒輪的內圓周間隔開，在該摩擦環板的軸孔的內圓周上形成有花鍵，所述花鍵與在軸管的外圓周上形成的花鍵相接合。
3.根據權利要求1所述的空氣壓縮機，其特征在于，所述連桿的一端連接到曲軸以與曲軸一起前后移動，該連桿的另一端可水平滑動地連接到泵活塞。
4.根據權利要求1所述的空氣壓縮機，其特征在于，所述連桿的一端連接到曲軸以使曲軸可水平滑動，該連桿的另一端連接到泵活塞以使該另一端僅能旋轉。
5.根據權利要求1所述的空氣壓縮機，其特征在于，所述壓縮空氣缸包括蓋子，該蓋子連接以便密封在曲柄室的開口的后端，并形成有入口，通過該入口可從調節器引入壓縮空氣的信號壓；以及活塞，該活塞安裝在該壓縮空氣缸的內部空腔內以便前后移動，該活塞的正面與曲軸的后端相聯接。
全文摘要
本發明涉及這樣一種空氣壓縮機，即如果儲氣罐(60)的內部壓力超過預定值則該壓縮機停止動作，而如果壓力降低到預定值以下則該壓縮機又開始動作。該空氣壓縮機的曲軸(20)可前后移動地安裝于附裝在發動機上的曲軸箱(20)內。在接收發動機的動力的傳動齒輪(30)和曲軸(20)的前端部之間安裝有用于使曲軸(20)運動的離合器(40)。安裝在曲軸箱(20)的泵室(13)內的泵活塞(14)可通過連桿(15)往復運動，該連桿的一端連接到曲軸(20)而另一端連接到泵活塞(14)。曲柄室(13)的后端設有壓縮空氣缸(50)，該壓縮空氣缸通過引入該壓縮空氣缸(50)的信號壓動作以使曲軸(20)向前移動。
文檔編號B60T17/00GK1788163SQ200480013062
公開日2006年6月14日 申請日期2004年5月14日 優先權日2003年5月14日
發明者姜大植 申請人:柳成企業株式會社