带有由铸铝制成的曲轴箱的空气压缩机.pdf

本发明涉及一种车辆压缩空气设备的空气压缩机，包含一个带有至少一个活塞和一个曲轴的活塞泵，所述活塞和曲轴装在曲轴箱(1)内。本发明规定，曲轴箱(1)的至少一个部分由铝铸成。

1.  车辆压缩空气设备的空气压缩机，包含一个带有至少一个活塞(9、11)和一个曲轴(5)的活塞泵，所述活塞和曲轴装在曲轴箱(1)内，其特征在于：曲轴箱(1)的至少一个部分由铝铸成。

2.  根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于：曲轴箱(1)包含至少一个用于导引冷却剂的冷却剂通道(16)。

3.  根据权利要求2所述的空气压缩机，其特征在于：至少一个冷却剂通道(16)在曲轴箱(1)的一个偏离朝着气缸盖(17)的接触面(14)的面(36)上通向外部。

4.  根据权利要求3所述的空气压缩机，其特征在于：曲轴箱(1)的偏离朝着气缸盖(17)的接触面(14)的面由一个端面(36)构成，该端面基本上垂直于曲轴(5)地设置。

5.  根据权利要求4所述的空气压缩机，其特征在于：冷却剂通道(16)的入口(30)和回流口(32)构成在端面(36)上。

6.  根据权利要求2至5中至少一项所述的空气压缩机，其特征在于：曲轴箱(1)的至少一个冷却剂通道(16)集成在冷却剂循环内，该冷却剂循环也包含配属于气缸盖(17)的冷却剂通道。

7.  根据权利要求2至6中至少一项所述的空气压缩机，其特征在于：冷却剂通道(16)由至少一个由不同于铝的材料制成的管子(24)构成，该管子至少部分铸入到曲轴箱(1)内。

8.  根据权利要求7所述的空气压缩机，其特征在于：管子(24)至少成段地由钢制成。

9.  根据权利要求7或8所述的空气压缩机，其特征在于：管子(24)具有多个圈(28)。

10.  根据上述至少一项权利要求所述的空气压缩机，其特征在于：曲轴箱(1)在一个包含曲轴(5)的中轴线(3)的分型面(2)内分成两个曲轴箱部分(6、8)。

11.  根据权利要求10所述的空气压缩机，其特征在于：一个上面的曲轴箱部分(8)设有所述至少一个冷却剂通道(16)，并且具有至少一个导引活塞(9、11)的气缸(10、12)。

12.  根据权利要求10或11所述的空气压缩机，其特征在于：所有曲轴轴承(19、21)构成在曲轴箱(1)上，并且通过曲轴箱部分(6、8)的分型面(2)分开。

13.  根据权利要求12所述的空气压缩机，其特征在于：曲轴轴承(19、21)构成在曲轴箱部分(6、8)的端面(36、40)上。

14.  根据权利要求10至13中至少一项所述的空气压缩机，其特征在于：在曲轴箱部分之一(6)的接触面(7)内构成至少一个在圆周侧敞开的油通道(18)，该油通道将一个曲轴轴承(19)与至少另一个曲轴轴承(21)连接起来用于供油。

15.  根据权利要求14所述的空气压缩机，其特征在于：敞开的油通道(18)通过连接两个曲轴箱部分(6、8)而在圆周侧封闭，并且在所述一个曲轴箱部分(6)的端面上通到用于供油的接头(42)内。

16.  根据权利要求10至15中至少一项所述的空气压缩机，其特征在于：两个曲轴箱部分(6、8)通过拉杆(44)互相连接。

17.  用于制造按权利要求7至16中至少一项所述的空气压缩机的方法，其特征在于至少如下的步骤：
a)按空气压缩机的曲轴箱(1)的冷却剂通道(16)的至少一段成型至少一个由不同于铝的材料制成的管子(24)；
b)将所述至少一个管子(24)放在一个用于曲轴箱(1)的至少一个曲轴箱部分(8)的铸模内；
c)由铝铸造曲轴箱(1)的所述至少一个部分(8)，同时至少部分将所述至少一个管子(24)铸入到曲轴箱(1)的所述至少一个曲轴箱部分(8)内。

18.  根据权利要求17所述的方法，其特征在于：曲轴箱(1)按压力铸造、金属型铸造或砂型铸造方法制成。

19.  根据权利要求18所述的方法，其特征在于：管子(24)由钢制成，并且通过冷成型或热成型与希望的冷却剂通道走向适配。

带有由铸铝制成的曲轴箱的空气压缩机
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分的车辆压缩空气设备的空气压缩机，包含一个带有至少一个活塞和一个曲轴的活塞泵，所述活塞和曲轴装在曲轴箱内。
背景技术
用于商用车的空气压缩机通常具有一个由钢铸成的曲轴箱，该曲轴箱没有冷却剂通道。与此相对，冷却在装到曲轴箱上的气缸盖内通过空气或液体取决于由空气压缩机要求的功率实现。在气缸盖内设置进气阀和排气阀及其支座以及至少一个冷却剂通道和必要时一个热交换器。
存在于曲轴箱内的工作温度是空气压缩机寿命的重要因素。此外在装入到车辆内的背景下空气压缩机的尽可能小的重量是希望的。
发明内容
与此相对，本发明的目的是，进一步开发上述类型的空气压缩机，以便它具有较小的重量。
此外通过改进冷却获得提高的寿命。此外给出一种用于制造带有这种特性的空气压缩机的方法。
本发明以下述思想为基础，曲轴箱由铝铸成。这相对于现有技术导致显著降低重量，从现有技术仅已知曲轴箱由铸钢制成。相对于由铸钢制成的曲轴箱减轻大约40％至50％的重量。因此以有利的方式也降低承载空气压缩机的车辆的重量，这有利地影响燃料消耗。
此外铸铝的导热率性大约是铸钢的六十倍，以至于可以更好地传导出在工作中产生的热量，尤其传导到导引在曲轴箱的至少一个冷却剂通道内的冷却剂上。
因此按本发明的一种进一步拓展，曲轴箱包含至少一个用于导引冷却剂的通道。所述措施降低空气压缩机的工作温度，以便该空气压缩机具有更高的寿命。
当冷却剂通道在朝着气缸盖的接触面上通向外部，以便该冷却剂通道能在曲轴箱和气缸盖的共同的冷却剂循环范围内继续导引通过气缸盖内的冷却剂通道时，这导致接触面上的密封问题。曲轴箱的冷却剂通道优选在曲轴箱的一个偏离朝着气缸盖的接触面的面上通向外部，并且从而可以从外部通过一个单独的连接而与气缸盖的冷却剂通道连接。
例如曲轴箱的偏离朝着气缸盖的接触面的面(冷却剂通道通入该面)由一个端面构成，该端面基本上垂直于曲轴地设置，其中冷却剂通道的入口和回流口构成在该端面上。
按一种进一步拓展，曲轴箱的至少一个冷却剂通道可以集成在冷却剂循环内，该冷却剂循环也包含一个配属于气缸盖的冷却剂通道。两个冷却剂通道在冷却剂循环内可以串联或并联。
特别优选冷却剂通道由至少一个由不同于铝的材料制成的管子构成，该管子至少部分铸入到曲轴箱内。优选所述管子由钢制成，并且被冷成型或热成型。
特别优选曲轴箱在一个包含曲轴的中轴线的分型面内分成两个曲轴箱部分。这导致简单地装配和制造曲轴箱。
因此另一方面在曲轴箱部分之一的接触面内构成至少一个在圆周侧敞开的油通道，该油通道将一个曲轴轴承与至少另一个曲轴轴承连接起来用于供油。此外在圆周侧敞开的油通道可以通过连接两个曲轴箱部分而封闭，并且在所述一个曲轴箱部分的端面上通到用于供油的接头内。因此为了制造油通道在铸造过程种使用一个核芯，该核芯在铸造过程后可以用简单的方式取出。此外通过将一个曲轴箱部分装在另一个曲轴箱部分上，用于在圆周侧密封地封闭油通道。例如两个曲轴箱部分通过拉杆互相连接，并且通过对中销互相对中。
特别优选所有曲轴轴承构成在曲轴箱端面上，并且通过分型面分开。
在最好的情况下一个上曲轴箱部分设有至少一个冷却剂通道以及设有曲轴轴承的相应一个上部分，并且具有至少一个导引活塞的气缸。与此相对，一个下曲轴箱部分具有所述至少一个油通道以及曲轴轴承的相应下部分。
一种用于制造带有曲轴箱的空气压缩机的方法，至少一个管子作为冷却剂通道铸入到该曲轴箱内，其特征在于至少如下的步骤：
a)按空气压缩机的曲轴箱的冷却剂通道的至少一段成型至少一个由不同于铝的材料制成的管子；
b)将所述至少一个管子放在一个用于曲轴箱的至少一个曲轴箱部分的铸模内；
c)由铝铸造曲轴箱的所述至少一个曲轴箱部分，同时至少部分将所述至少一个管子铸入到曲轴箱的所述至少一个曲轴箱部分内。
所述方法相对于直接也就是通过设有相应的核芯而铸入到曲轴箱内的冷却剂通道带来重要的优点。因为其中在冷却剂通道导引中必需考虑铸造技术上可能地设置铸芯，以至于冷却剂通道不能按最佳冷却曲轴箱的原则设计。与此相对按本发明的方法允许按最佳的冷却剂通道走向成型或弯曲管子。
附图说明
在附图中示出本发明的实施例。其中：
图1  按本发明的一种优选的实施方式的空气压缩机的曲轴箱的透视图；
图2  由钢管盘绕的用于空气压缩机的曲轴箱的冷却剂通道的透视图；
图3  按另一种实施方式的由钢管盘绕的用于空气压缩机的曲轴箱的冷却剂通道的透视图；
图4  带有集成的按图2的冷却剂通道的部分切开的曲轴箱的透视图；
图5  带有集成的按图3的冷却剂通道的部分切开的图1的曲轴箱的透视图；
图6  带有按图1的曲轴箱的空气压缩机的横截面图；
图7  图1的曲轴箱的从下面看的透视分解图。
具体实施方式
在图1中仅仅示出按本发明的一种优选实施例的空气压缩机的两件式的曲轴箱1。曲轴箱1沿着分型面2分开，该分型面包含一个在图6中示出的穿过曲轴箱1支承在滑动轴瓦4内的曲轴5的中轴线3以及与活塞运动垂直地设置。曲轴箱1具有一个下部分6和一个上部分8，在上部分内例如构成两个用于导引两个活塞9、11的工作缸10、12，所述活塞以已知的方式通过连杆13、15与曲轴5互相作用。在图6中同样示出一个气缸盖17，该气缸盖装到上部分8的一个平的上接触面14上，并且至少具有进气阀和排气阀。此外在气缸盖17内构成至少一个冷却剂通道。
特别优选所有曲轴轴承19、21构成在曲轴箱1上。在本情况中两个曲轴轴承19、21在上部分8和下部分6内相应构成为端面的半圆形的开口，并且通过分型面2分开。
按一种优选的实施方式在曲轴箱1内构成至少一个用于导引冷却剂例如空气或液体冷却剂的冷却剂通道16。冷却剂通道16优选是共同的冷却剂循环的组成部分，该冷却剂循环也包含气缸盖17的冷却剂通道。
按图1的实施方式，冷却剂通道16构成在上部分8的朝着气缸盖17的接触面14上，并且朝着该接触面的方向在圆周侧敞开，以便它在装上气缸盖17时在圆周侧密封地封闭。此外在下部分6内构成一个油通道18，优选在朝着上部分8的接触面7内。
曲轴箱1的上部分8和下部分6由铝优选按压力铸造、金属型铸造或砂型铸造方法铸成。在此按图1的实施方式原始成型冷却剂通道16，也就是在铸造过程中与上部分8一起铸造，例如通过设有一个相应的在铸造过程后取出的铸芯。
按另外的根据图2至图5的实施方式，曲轴箱1的冷却剂通道16优选由一个管子构成，该管子由一种不同于铝的材料制成，并且该管子例如基本上完全铸入到曲轴箱1内。管子24优选由至少一个钢管构成，所述钢管按设置在曲轴箱1的上部分8内的冷却剂通道16的希望的走向被弯曲。
一个用于这样的管子24的示例在图2中示出，其中管子24优选构成为单件式的，并且具有两个按两个工作缸10、12的圆周成型的区域26。为了改进冷却作用，相叠或并排地设置多个管圈28。按图2的实施方式管子24具有两个圈28，其中管子24的两个端件30、32并排设置在紧靠着的邻近位置上并且构成一个入口30或回流口32。在所述实施方式中在两个工作缸10、12之间的区域34内没有通过冷却剂通道的冷却。
与此相对，按图3的实施方式这样弯曲管子24，以便在工作缸10、12之间的区域34也通过管子24供给冷却剂。为此管子24同样以八字的形式弯曲成多个圈28，其中两个端部30、32又通到曲轴箱1的上部分8的相同的端面36内或者从该端面内出来，如图4和图5所示。在图4的实施方式中按图2的管子24铸入到曲轴箱1的上部分8内，并且在图5的实施方式中按图3的管子24铸入到曲轴箱1的上部分8内。
尤其是既非管子24的入口30又非回流口32通在带有气缸盖17的曲轴箱1的上部分8的上接触面14内，而是通在偏离所述面14的一个面上优选在上部分8的端面36之一的上部区域内(图4)，或者回流口32通在那里通入并且入口30通在上部分8的侧面38上(图5)或者相反。不言而喻，两个端部30、32也可以通到上部分8的侧面38之一内。
也如由图4和图5的部分切开的视图所示，管子24完全集成到曲轴箱1的上部分8内，其中仅仅它的端部作为入口30或回流口32例如从上部分8伸出一段，以便提供到冷却剂循环的连接可能性，该冷却剂循环优选也包含气缸盖17的冷却剂通道。
因此为了制造曲轴箱1首先按希望的冷却剂通道走向成型构成此后的冷却剂通道16的管子，优选通过钢管24的冷成型或热成型。在另一个步骤中管子24定位在用于曲轴箱1的上部分8的铸模内，以便它在需要铸造的曲轴箱1内占据一个位置，该位置相当于需要构成的冷却剂通道16关于曲轴箱1的位置。最后曲轴箱1的上部分8按上述方法之一铸造，管子24铸入到曲轴箱1内，在此铸入到其上部分8内，并且从而在那儿形锁合地固定。
最后装配气缸盖17，并且曲轴箱1和气缸盖17的冷却剂通道16或者串联或者并联地互相连接。
按冷却剂通道16的一种可选的制造方法，该冷却剂通道传统地通过设有一个核芯在铸造过程中制造。然后为了保证由铝铸成的冷却剂通道16的高耐久性，其内圆周面紧接着设有耐腐蚀和耐高温冷却剂的涂层，例如设有包含镍、碳、硅和/或钢的涂层。铸造的冷却剂通道16的径向内表面的表面处理也是可以想象的，以便在那儿构成例如氮化铝。
如已经提及的，在曲轴箱部分之一的接触面7中在分型面2的区域内、优选在下部分6朝着上部分8的接触面7内构成一个在圆周侧敞开的油通道18，该油通道将一个曲轴轴承19与其他曲轴轴承21连接起来用于供油。因此在将上部分8装在下部分6上时密封地封闭在圆周侧敞开的油通道18。优选油通道18通在下部分6的端面上，即通在下部分6的一个包含用于曲轴的开口的端面40上，并且在那儿构成用于给油通道18供油的接头42、43(入口、回流口)。为了制造油通道18，在铸造过程中优选使用一个核芯，该核芯在铸造过程后再从下部分6内取出。
上部分8和下部分6例如通过螺纹拉杆44互相连接，所述螺纹拉杆穿过在下部分6内的贯通孔22，并且可以拧紧在上部分8内的螺纹孔内，如由图7所示。下部分6相对于上部分8的对中例如通过未示出的对中销实现。上部分8与下部分6之间的密封可以通过一种在分型面2内使用的液体密封剂例如以包含硅树脂或蓝晶素的密封材料的形式实现。在组装上部分8和下部分6后一般还必需切削加工曲轴轴承19、21，预制的滑动轴瓦4装入到所述曲轴轴承内。
因此上部分8设有至少一个冷却剂通道16以及设有曲轴轴承19、21的相应一个上部分，并且具有至少一个导引活塞9、11的工作缸10、12。与此相对，下部分6具有至少一个用于给曲轴轴承19、21供油的油通道18以及曲轴轴承19、21的相应下部分。
附图标记列表
1    曲轴箱
2    分型面
3    曲轴的中轴线
4    滑动轴瓦
5    曲轴
6    下部分
7    下部分的接触面
8    上部分
9    活塞
10   工作缸
11   活塞
12   工作缸
13   连杆
14   接触面
16   冷却剂通道
17   气缸盖
18   油通道
19   曲轴轴承
22   贯通孔
24   管子
26   成型区域
28   管圈
30   端件
32   端件
34   区域
36   上部分的端面
38   上部分的侧面
40   下部分的端面
42   油通道的接头
43   油通道的接头
44   螺纹拉杆