空气压缩机用离合器和空气压缩机

技术领域

本发明涉及空气压缩机技术领域，具体地说，涉及一种空气压缩机用离合器和空气压缩机。

背景技术

空气压缩机通过齿轮与发动机连接，将来自发动机的动力传递到曲轴，使曲轴运转带动压缩部件压缩空气，压缩后的空气储存至储气罐中。

传统的空气压缩机在发动机运转过程中始终处于运转状态，存在功耗高、造成发动机负担重，以及持续使用损耗严重、造成使用寿命短的问题。

通过在空气压缩机的曲轴与齿轮之间增设离合器，能够实现在无需压缩空气的情况下(如储气罐中充满气)，通过离合器断开曲轴与齿轮的连接，以实现节能减排、并延长空气压缩机的使用寿命。

目前，空气压缩机所使用的离合器，通常是多片式结构；多片式结构的离合器通过其多片结构的啮合和脱开，来实现空气压缩机的曲轴与齿轮的连接和断开。这种多片式结构的离合器，存在如下问题：

体积大、重量大，对空气压缩机的安装接口的要求高；

结构复杂，导致组装复杂、加工成本高，且对材料的要求高，多片结构之间需满足特定的摩擦条件；

模块化程度低，针对不同的空气压缩机需要开发专门的离合器；

鲁棒性低，在频繁啮合和脱开的工况下离合器容易过热烧毁，且对润滑油的要求高，一旦润滑油中含有杂质而影响多片结构之间的摩擦条件，离合器就无法运作。

需要说明的是，上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种空气压缩机用离合器和空气压缩机，通过整片式的离合器基座套设于空气压缩机的曲轴，并通过自离合器基座伸入曲轴的传动销，方便地接合和分离离合器基座与曲轴，实现对空气压缩机的运转的控制。

根据本发明的一个方面，提供一种空气压缩机用离合器，包括：离合器基座，套设于空气压缩机的曲轴；传动销，自所述离合器基座伸入所述曲轴，所述传动销能接合和分离所述离合器基座与所述曲轴；进气通道，内置于所述离合器基座，连通所述传动销所在的封闭气室；当所述进气通道进气，所述封闭气室中的气体压力推动所述传动销背离所述曲轴运动，使所述离合器基座与所述曲轴分离。

在一些实施例中，所述传动销受到朝向所述曲轴的作用力；当所述气体压力小于所述作用力，所述作用力推动所述传动销朝向所述曲轴运动，使所述离合器基座与所述曲轴接合。

在一些实施例中，所述传动销包括较细的杆部和较粗的端部，所述封闭气室包括适配所述杆部的第一空间和适配所述端部的第二空间；所述端部容置于所述第二空间中，所述杆部自所述第二空间穿过所述第一空间伸入所述曲轴，所述杆部的位于所述第二空间中的部分与所述第二空间的内壁之间形成连通所述进气通道的进气部。

在一些实施例中，所述杆部与所述第一空间的内壁之间、所述端部与所述第二空间的内壁之间，分别通过第一密封圈密封配合。

在一些实施例中，空气压缩机用离合器还包括：紧固件，设置于所述离合器基座的安装腔中，所述安装腔与所述封闭气室沿所述传动销的运动方向设置，所述传动销可活动地压抵于所述紧固件与所述曲轴之间。

在一些实施例中，所述安装腔中还设置有位于所述传动销与所述紧固件之间、用于对所述传动销产生朝向所述曲轴的作用力的弹性件或磁性件。

在一些实施例中，所述紧固件为螺接于所述安装腔中的调整螺堵；所述调整螺堵与所述安装腔之间留有朝向所述封闭气室螺进的调整余量。

在一些实施例中，所述紧固件开设有连通所述安装腔的通孔。

在一些实施例中，所述传动销沿径向伸入所述曲轴、并能沿所述径向运动。

在一些实施例中，所述曲轴的外周壁设有与所述传动销配合的配合槽；当所述传动销压入所述配合槽，所述离合器基座与所述曲轴接合；当所述传动销退出所述配合槽，所述离合器基座与所述曲轴分离。

在一些实施例中，所述曲轴的外周壁还设有与所述配合槽连通的环槽，所述传动销伸入所述环槽，所述环槽的深度小于所述配合槽的深度；在所述离合器基座与所述曲轴分离的情况下，随所述离合器基座转动，所述环槽能引导所述传动销压入所述配合槽。

在一些实施例中，所述传动销具有与所述曲轴配合的球头部，所述球头部涂覆有耐磨材料。

在一些实施例中，所述进气通道包括沿径向延伸的第一段和沿轴向延伸的第二段；所述第一段具有进气口，所述第二段的一端连通所述封闭气室且另一端通过密封件密封。

在一些实施例中，所述离合器基座容置于所述曲轴的曲轴箱中；所述进气通道具有位于所述离合器基座的外周壁的进气口，所述离合器基座的外周壁与所述曲轴箱之间通过一对第二密封圈密封配合，所述一对第二密封圈分布于所述进气口的沿轴向的两侧。

在一些实施例中，所述离合器基座容置于所述曲轴的曲轴箱中；所述离合器基座的端面边沿与所述曲轴箱之间设有弹性挡圈，所述弹性挡圈限位所述离合器基座的轴向运动。

在一些实施例中，所述离合器基座设有减重孔，所述减重孔与所述封闭气室和所述进气通道互不干涉。

根据本发明的又一个方面，提供一种空气压缩机，包括如上述任意实施例所述的空气压缩机用离合器，所述空气压缩机用离合器与所述空气压缩机的齿轮固定连接。

本发明与现有技术相比的有益效果至少包括：

本发明的空气压缩机用离合器，通过整片式的离合器基座，稳定地套设于空气压缩机的曲轴；通过自离合器基座伸入曲轴的传动销，方便地接合和分离离合器基座与曲轴，实现对空气压缩机的运转的控制；具体地，传动销的封闭气室与离合器基座的进气通道连通，当进气通道进气，封闭气室中的气体压力推动传动销背离曲轴运动，使离合器基座与曲轴分离，实现在无需压缩空气的情况下通过传动销的运动使曲轴停止转动，从而空气压缩机停止运转，实现节能减排、并延长空气压缩机的使用寿命；

本发明的空气压缩机用离合器与目前空气压缩机所使用的离合器相比，还具有如下有益效果：

体积小、重量轻，对空气压缩机的安装接口无特殊要求；

结构简单、组装方便、生产成本低，且对材料无特殊摩擦要求；

模块化程度高，能够通过替换离合器基座、密封圈等部件，适配不同的空气压缩机；

鲁棒性高，能够适应不同的工况，通过传动销的运动能够以对离合器基座和曲轴无损的方式方便地接合和分离离合器基座与曲轴；以及

对润滑油的要求低，无需频繁更换润滑油。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明实施例中空气压缩机用离合器的结构示意图；

图2示出本发明实施例中空气压缩机用离合器与曲轴的配合状态的轴向剖视图；

图3示出图2中A区域的放大示意图；

图4示出本发明实施例中空气压缩机用离合器与曲轴的配合状态的径向剖视图；

图5示出本发明实施例中曲轴的供空气压缩机用离合器装配的部位的结构示意图；

图6示出本发明实施例中进气通道的进气口与曲轴箱的离合器控制口的配合状态的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使本发明全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

具体描述时使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。

图1示意出本发明实施例中空气压缩机用离合器的结构，图2示意出空气压缩机用离合器与曲轴的配合状态的轴向剖视结构，图3示意出图2中A区域的放大结构，图4示意出空气压缩机用离合器与曲轴的配合状态的径向剖视结构；结合图1至图4所示，本发明实施例提供的空气压缩机用离合器，包括：

离合器基座10，套设于空气压缩机的曲轴60；

传动销20，自离合器基座10伸入曲轴60，传动销20能接合和分离离合器基座10与曲轴60；

进气通道30，内置于离合器基座10，连通传动销20所在的封闭气室40；

当进气通道30进气，封闭气室40中的气体压力推动传动销20背离曲轴60运动，使离合器基座10与曲轴60分离。

根据空气压缩机的扭矩需求，传动销20可设置多个，以确保能够稳定地接合离合器基座10与曲轴60。图4中，示出离合器基座10与曲轴60之间通过周向均匀分布的三个传动销20进行配合。

上述的空气压缩机用离合器，通过整片式的离合器基座10，稳定地套设于曲轴60；通过自离合器基座10伸入曲轴60的传动销20，方便地接合和分离离合器基座10与曲轴60，实现对空气压缩机的运转的控制。

离合器基座10还与空气压缩机的齿轮70固定连接；具体地，离合器基座10设有螺纹孔11，以通过螺接的方式固定连接于齿轮70。从而，在离合器基座10与曲轴60接合的情况下，齿轮70通过离合器基座10与曲轴60连接，齿轮70能够通过离合器基座10带动曲轴60转动，将来自发动机的动力传递至曲轴60，使空气压缩机运转，压缩空气；在离合器基座10与曲轴60分离的情况下，齿轮70的动力不再传递至曲轴60，空气压缩机停止运转。

对空气压缩机的运转的控制具体通过作用于传动销20实现。传动销20所在的封闭气室40与离合器基座10的进气通道30连通；当进气通道30未进气时，离合器基座10与曲轴60接合，空气压缩机运转；当进气通道30进气，封闭气室40中的气体压力推动传动销20背离曲轴60运动，使离合器基座10与曲轴60分离，以实现在无需压缩空气的情况下通过传动销20的运动使曲轴60停止转动，从而空气压缩机停止运转，实现节能减排、并延长空气压缩机的使用寿命。

用于装配曲轴60的曲轴箱上，设置有与进气通道30连通的离合器控制口；在无需压缩空气的情况下(如空气压缩机所连的储气罐中充满气)，控制部件可通过离合器控制口向进气通道30输送控制气体，以推动传动销20背离曲轴60运动。

在一些实施例中，传动销20受到朝向曲轴60的作用力；当气体压力小于作用力，作用力推动传动销20朝向曲轴60运动，使离合器基座10与曲轴60接合。

所说的作用力可以是弹性排斥力、磁性排斥力等，可通过安装于安装腔(安装腔与封闭气室40沿传动销20的运动方向设置)中、并作用于传动销20的部件(例如弹簧、磁极对等)实现。

作用力始终作用于传动销20，将传动销20推向曲轴60；在封闭气室40中的气体压力小于作用力的情况下(通常是进气通道30未进气时)，作用力推动传动销20朝向曲轴60运动，使离合器基座10与曲轴60接合，从而空气压缩机运转，压缩空气。当进气通道30进气，封闭气室40中的气体压力大于作用力，从而推动传动销20克服作用力背离曲轴60运动，使离合器基座10与曲轴60分离，空气压缩机停止运转。

在一些实施例中，传动销20包括较细的杆部21和较粗的端部22，封闭气室40包括适配杆部21的第一空间和适配端部22的第二空间；端部22容置于第二空间中，杆部21自第二空间穿过第一空间伸入曲轴60，杆部21的位于第二空间中的部分与第二空间的内壁之间形成连通进气通道30的进气部40’。

从而，当进气通道30进气，进气部40’中积聚气体，气体压力推动端部22，使传动销20背离曲轴60运动，至离合器基座10与曲轴60分离。

在一些实施例中，杆部21与第一空间的内壁之间、端部22与第二空间的内壁之间，分别通过第一密封圈23密封配合。

通过第一密封圈23，使杆部21与第一空间的内壁之间、端部22与第二空间的内壁之间均密封配合，防止进气部40’中的气体泄露而无法作用于传动销20。

在本发明的实施例中，所说的封闭气室40，主要即指一对第一密封圈23之间的区域。

在一些实施例中，空气压缩机用离合器还包括：紧固件24，设置于离合器基座10的安装腔400中，安装腔400与封闭气室40沿传动销20的运动方向设置，传动销20可活动地压抵于紧固件24与曲轴60之间。

紧固件24可以采用螺堵、固定销等合适的部件。紧固件24限制传动销20的运动行程，使传动销20拥有准确的接合和分离离合器基座10与曲轴60的运动行程，避免传动销20超过预设行程而造成损坏，同时也能保护弹簧25等部件。

在一些实施例中，紧固件24为螺接于安装腔400中的调整螺堵；调整螺堵与安装腔400之间留有朝向封闭气室40螺进的调整余量400’。通过留有朝向封闭气室40螺进的调整余量400’的调整螺堵，便于后期根据传动销20的使用磨损情况，相应地调整调整螺堵的紧固程度，从而调整传动销20的行程，确保传动销20能够准确地接合和分离离合器基座10与曲轴60。

在一些实施例中，安装腔400中还设置有位于传动销20与紧固件24之间、用于对传动销20产生朝向曲轴60的作用力的弹性件或磁性件。

图2和图3的实施例中，示意出传动销20与紧固件24之间通过弹簧25连接；弹簧25始终处于压缩状态，能够对传动销20产生持续的弹性排斥力，将传动销20推向曲轴60。

本实施例中，紧固件24一方面能够在传动销20使用磨损后通过调节弹簧25的压缩量来调节传动销20的运动行程，另一方面能够限制传动销20的过大行程，以防止控制气压出现问题或者波动范围较大等情况导致传动销20行程过大而破坏弹簧25。

在其他实施例中，传动销20与紧固件24之间可通过其他能产生弹性形变的部件、或者能产生磁性排斥力的磁极对等部件连接。

进一步地，在一些实施例中，紧固件24开设有连通安装腔400的通孔240。

通孔240能够平衡安装腔400中的气体压力，防止气体泄漏造成安装腔400与封闭气室40压力相等而导致传动销20无法运动。具体来说，封闭气室40虽有第一密封圈23密封，但在长时间工作下也会有微少气体泄漏至安装腔400；如果安装腔400没有连通外部的通孔240，在长时间积累下安装腔400中的气体压力会与封闭气室40相等，导致封闭气室40与安装腔400之间无法具有能推动传动销20运动的压差，造成传动销20无法分离离合器基座10与曲轴60。此外，通孔240能够将齿轮70飞溅的润滑油导入安装腔400和封闭气室40，以润滑弹簧25和传动销20，确保传动销20拥有顺滑的接合和分离离合器基座10与曲轴60的运动行程。

在上述各实施例中，传动销20沿径向“x”伸入曲轴60、并能沿径向“x”运动，以避免传动销20在接合和分离离合器基座10与曲轴60的的过程中产生轴向“z”上的分力而影响离合器基座10与曲轴60之间的配合准确度。

图5示意出本发明实施例中曲轴60的供空气压缩机用离合器装配的部位的结构；结合图1至图5所示，在一些实施例中，曲轴60的外周壁设有与传动销20配合的配合槽61；当传动销20压入配合槽61，离合器基座10与曲轴60接合；当传动销20退出配合槽61，离合器基座10与曲轴60分离。

传动销20具有伸出封闭气室40、用于与曲轴60配合的球头部20’，配合槽61具有与球头部20’相适配的形状和孔径；当传动销20压入配合槽61，离合器基座10与曲轴60接合，离合器基座10能够在跟随齿轮70转动的同时带动曲轴60转动；当传动销20退出配合槽61，离合器基座10与曲轴60分离，曲轴60停止转动，空气压缩机停止运转。

在一些实施例中，曲轴60的外周壁还设有与配合槽61连通的环槽62，传动销20伸入环槽62，环槽62的深度小于配合槽61的深度；在离合器基座10与曲轴60分离的情况下，随离合器基座10转动，环槽62能引导传动销20压入配合槽61。

传动销20的球头部20’始终沿着环槽62运转，卸荷阶段(即离合器基座10与曲轴60分离的阶段)球头部20’与环槽62之间留有间隙。在离合器基座10与曲轴60分离的情况下，若进气通道30保持进气，则在离合器基座10跟随齿轮70转动的过程中，球头部20’在气体压力的作用下沿着环槽62行进；当进气通道30不再进气，则在离合器基座10跟随齿轮70转动的过程中，球头部20’在朝向曲轴60的作用力的作用下压着环槽62行进，当到达配合槽61的位置处即被压入配合槽61中，使离合器基座10与曲轴60接合，实现传动。

在一些实施例中，传动销20采用高钼钢材料制成，球头部20’涂覆有耐磨材料。所说的高钼钢材料是指含钼量较高(含量通常为20％～29％)的不锈钢材料，具有较好的耐磨、抗腐蚀能力；耐磨材料可以采用耐磨材料，例如DLC涂层(类金刚石涂层)，以增强球头部20’的耐磨性。

通过上述说明的球头部20’的设计，能够减小传动销20对曲轴60的冲击，确保传动销20压入/退出配合槽61、以及沿环槽62行进的各阶段行程的顺滑性。此外，用于密封进气部40’的两道第一密封圈23不仅可以起到密封作用，同时也能抵抗离合器基座10与曲轴60接合时的冲击力，并且优化弹簧25的特性曲线以降低传动销20的落座速度，实现降低冲击、减小磨损、提升产品寿命。

其中，第一密封圈23具体可采用橡胶密封圈，橡胶密封圈具有较大的与离合器基座10之间的接触面积，从而能够在传动销20啮合(也即离合器基座10与曲轴60接合)的过程减小冲击和磨损，并在卸荷阶段密封控制气体。

继续结合图1至图4所示，在一些实施例中，进气通道30包括沿径向“x”延伸的第一段31和沿轴向“z”延伸的第二段32；第一段31具有进气口30’，第二段32的一端连通封闭气室40且另一端通过密封件33密封。

密封件33可以采用锥形螺堵，以方便安装、实现密封；密封件33表面还可涂覆密封胶，以确保密封效果。

通过沿径向“x”延伸的第一段31和沿轴向“z”延伸的第二段32形成进气通道30，能够方便进气通道30的加工成型。

离合器基座10的外周壁还可设置一圈密封垫34，密封垫34对应进气口30’的位置处，可开设与进气口30’连通的进气通孔30”，以实现进气通道30的顺利进气。

图6示意出本发明实施例中进气通道30的进气口与曲轴箱的离合器控制口的配合状态的结构；结合图1至图6所示，在一些实施例中，离合器基座10容置于曲轴60的曲轴箱66中；进气通道30具有位于离合器基座10的外周壁的进气口30’，离合器基座10的外周壁与曲轴箱66之间通过一对第二密封圈35密封配合，一对第二密封圈35分布于进气口30’的沿轴向“z”的两侧。

通过一对第二密封圈35，能够避免进入进气通道30的进气口30’的气体泄露，进一步确保进气通道30的顺利进气。

进气通道30的进气口30’(或通过进气通孔30”)具体可与曲轴箱66设置的离合器控制口66’连通，离合器控制口66’可通过控制部件(例如合适的阀门)与储气罐连接；当储气罐中充满气，控制部件通过离合器控制口66’向进气通道30输送控制气体，以使传动销20在气体压力的作用下，克服朝向曲轴60的作用力而背离曲轴60运动，从而离合器基座10与曲轴60分离。

进一步地，在一些实施例中，离合器基座10容置于曲轴60的曲轴箱66中；离合器基座10的端面边沿与曲轴箱66之间设有弹性挡圈36，弹性挡圈36限位离合器基座10的轴向运动，避免离合器基座10产生轴向波动而影响与曲轴60之间的配合准确度。

在一些实施例中，离合器基座10还设有减重孔37，减重孔37与封闭气室40和进气通道30互不干涉，以在不影响空气压缩机用离合器的正常功能的情况下，实现离合器基座10的减重。

本发明实施例还提供一种空气压缩机，该空气压缩机包括上述任意实施例描述的空气压缩机用离合器，上述任意实施例描述的空气压缩机用离合器的特征和原理均可应用至本实施例的空气压缩机。

可结合图1至图6所示，空气压缩机用离合器的离合器基座10套设于空气压缩机的曲轴60、并与空气压缩机的齿轮70固定连接；离合器基座10与曲轴60之间，通过传动销20实现接合和分离。控制空气压缩机的运行的原理可参照上述各实施例的描述，不再重复说明。

综上，本发明的空气压缩机用离合器，通过整片式的离合器基座10，稳定地套设于空气压缩机的曲轴60；通过自离合器基座10伸入曲轴60的传动销20，方便地接合和分离离合器基座10与曲轴60，以控制空气压缩机的齿轮70与曲轴60之间的传动，实现对空气压缩机的运转的控制。

在需要压缩空气的情况下，传动销20在朝向曲轴60的作用力的作用下压入曲轴60的配合槽61，将来自齿轮70的动力传递给曲轴60，使空气压缩机运转；在无需压缩空气的情况下，传动销20在气体压力的作用下退出曲轴60的配合槽61，使离合器基座10与曲轴60分离，从而空气压缩机停止运转，实现节能减排、并延长空气压缩机的使用寿命。

本发明的空气压缩机用离合器与目前空气压缩机所使用的离合器相比，还具有如下有益效果：

体积小、重量轻，对空气压缩机的安装接口无特殊要求；尤其在日益紧凑化的设计中，能够提供更小的设计方案，大大降低安装接口(包括空气压缩机的曲轴箱66、以及供空气压缩机安装的发动机的接口)的改动成本；

结构简单、组装方便、生产成本低，且对材料无特殊摩擦要求；

模块化程度高，能够通过替换离合器基座10、密封圈等部件，适配不同的空气压缩机；

鲁棒性高，能够适应不同的工况，通过传动销20的运动能够以对离合器基座10和曲轴60无损的方式方便地接合和分离离合器基座10与曲轴60；以及

对润滑油的要求低，润滑油只要起到润滑传动销20等部件的作用即可，无需因含有少量杂质会影响摩擦条件而频繁更换润滑油。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。