CN107208570B - 用于马达或压缩机的壳体 - Google Patents

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Abstract

在本发明的框架内提出一种用于马达或压缩机的壳体(3、5)，所述壳体具有带有两个端面(31a、31b)的长形曲轴室(31)。还设置有至少一个气缸室(32a、32b)，在气缸室中活塞通过曲轴的转动引起运动。曲轴室的内直径从第一端面到第二端面单调地减小。这样成型的曲轴室通过成型芯模(34)的环绕铸造特别简单地制造。这样的成型芯模也必须单调地变细，以便其在环绕铸造之后能够在第一端部处从壳体中拔出。呈直柱体形状的曲轴室不能以这种简单的方法制造。通过根据本发明的曲轴室的成型能够一件式地且同时非常紧凑地制造所述壳体。

Description

用于马达或压缩机的壳体
技术领域
本发明涉及一种成本经济地制造的用于马达或压缩机的壳体，具有这种壳体的马达或压缩机以及一种制造方法。
背景技术
用于载重车和巴士的空气制动装置的压缩空气供给通常使用具有一到两个活塞的压缩机。通过驱动源使曲轴处于旋转。连杆不但在曲轴上而且在活塞上可旋转地支承。曲轴的旋转运动通过连杆转换成活塞在其气缸内的上下运动。通过所述上下运动使空气被压缩。这样的压缩机的壳体通常一件式地由铸铁在砂型中或在金属模(Kokille)中铸造。作为替代方案已知，一件式地在砂型中铸造的灰铸铁气缸装配到由铝制成的基础壳体上，所述基础壳体通过高压铸造制造。
在具有两个或者更多个活塞的压缩机中，大的曲轴室(在运行时曲轴在所述曲轴室内运动)的制造通过高压铸造方法是非常困难的。因此，壳体的包含曲轴室的部分经常两件式地制造。这使得在铸造之后需要麻烦的装配并且形成壳体部件之间的连接部位，所述连接部位原则上容易发生泄漏。
发明内容
因此本发明的任务是提供一种用于马达或压缩机的壳体，所述壳体以更简单的方式一件式地制造，以便更简单地装配并且同时比根据现有技术的多件式制造的壳体更不易发生泄漏。
本任务根据发明通过根据本发明的壳体、根据本发明的马达或压缩机以及通过根据另外的本发明的制造方法来解决。其他有利的构型由申请文件的得出。
在本发明的框架内，提出一种用于马达或压缩机的壳体。所述壳体具有长形的曲轴室，所述曲轴室具有两个端面。长形的理解为：曲轴室沿着轴线延伸并且沿着所述轴线具有比垂直于所述轴线更大的尺寸。曲轴室用于接收曲轴。
还设置有至少一个气缸室，在所述气缸室中活塞通过曲轴的旋转引起往复运动。
曲轴室在第一端面上具有开口，曲轴能穿过所述开口插入曲轴室中。根据发明，曲轴室的内直径从第一端面到第二端面单调地减小。
单调地减小理解为曲轴室的内直径在沿着其轴线从第一端面到第二端面的路径上仅仅减小或保持不变，但是不再增大。
经确认，以这种方式成型的曲轴室通过以壳体材料环绕成型芯模进行铸造能特别简单地制造。这样的成型芯模必须从其第一端部到其第二端部单调地减小，以便成型芯模在环绕铸造之后可在其第一端部上从壳体中拔出。根据现有技术的、具有直柱体形或多个侧凹部的曲轴室不能通过该简单的方法制造。通过根据发明的曲轴室的成型，壳体可一体式地并且同时非常紧凑地制造。
在此，首先承认存在如下缺点：在具有多个气缸的马达或压缩机中对至少一个气缸的连杆在曲轴室中具有明显更少的运动空间可供使用并且因此总体上所述连杆必须更细地设计尺寸和/或必须使靠近第一端部的曲轴室容腔更大。经确认，由于能明显更简单地制造所述壳体使得上述缺点被过补偿。
有利地，曲轴室从第一端面到第二端面以锥形或截锥形收缩。有利地，所述锥形或截锥形的侧面相对于其对称轴线以一个0.5到10度之间的角度倾斜、优选地以一个0.5到5度之间的角度倾斜、完全特别优选地以一个1到5度之间的角度倾斜。于是，在环绕铸造之后以最简单的方式去除为了制造所使用的成型芯模。壳体有利地一体式地铸造。所述壳体有利地至少部分地由铝、镁、钛、铝合金、镁合金、或钛合金或另外的可压铸的轻型合金制成。曲轴室也可从两个端面起分别到其内部锥形或截锥形收缩，这样例如可通过环绕两个成型芯模进行铸造接着沿相反方向拔出这两个成型芯模而制造。因此，可实现：给在第二端面附近的连杆提供的运动空间增大。由此在双气缸压缩机中例如可实现：对于两个气缸而言可使用同样尺寸设计的连杆。
根据发明的马达或压缩机具有根据发明的壳体。在所述壳体中设置至少两个气缸室，每个气缸室用于接收一个活塞。活塞的驱动通过曲轴进行。为此，各气缸室设置有一个连杆，所述连杆分别通过第一连杆孔可旋转地支承在曲轴上并且通过第二连杆孔可旋转地支承在一个在气缸室内运行的活塞上。根据发明，对于两个沿着曲轴轴线支承的连杆的比较而言，所述连杆在第一连杆孔的区域中的外直径和/或所述第一连杆孔的内直径也随着所述曲轴室的相应内直径而减小。
如果壳体例如包含两个气缸，则第一气缸比第二气缸更接近如下开口，曲轴可穿过所述开口插入到曲轴室中。于是，第一连杆在曲轴室内直径更大的位置为第一连杆孔绕着曲轴的运动提供更多的运动空间。第二连杆在曲轴室内直径更小的位置为第二连杆的第一连杆孔绕着曲轴的运动提供绕着曲轴的相应更少的运动空间。根据发明，第二连杆对此相适配。
易于理解地，上述相对小的连杆可在两个气缸上使用。然而，具有增加厚度的连杆自然地也更稳定。以制造两个不同部件的稍微增加的花费为代价，因此可总体上提高可通过连杆传递的动力，其方式是使用不同大小的连杆。通过压缩机运行或马达运行的力需求基于具体应用确定多个连杆的准确尺寸。
总体上，沿着曲轴的轴线离压缩机的驱动装置最近的连杆经受较强的机械负载。所述情况也适用于使连杆和曲轴连接的连杆轴颈。因此有利地，驱动装置衔接在曲轴穿过第一端面的那个端部。于是，离驱动装置最近的连杆在曲轴室中具有最大可能的活动自由度并且可相应更强地设计尺寸。
在发明的一个有利构型中，活塞具有相同的直径和/或相同的冲程长度。特别优选地，活塞不但具有相同的直径而且具有相同的冲程长度。于是，空气压缩均匀地进行；曲轴室的逐渐变窄不再对压缩机下游的空气供给装置产生影响。有利地，压缩机为此目的具有仅仅一个压力级。
有利地，一个法兰布置在曲轴室的第一端面上。所述法兰可使壳体适配于不同的从动装置、驱动装置和交通工具马达室中的其它硬件，而无需改变用于所述壳体的铸型。特别有利地，为了与从动装置或者驱动装置连接，所述曲轴引导穿过所述法兰。
法兰还可替代地或结合地实现另外的功能。法兰可在本发明的另一有利构型中构造用于将马达或压缩机固定在交通工具的马达室内。法兰也可替代地或结合地构造用于将通过所述曲轴驱动的其它组件固定在马达或压缩机上。所述其它组件例如可以是转向辅助泵。
气缸室可完全地布置在壳体中。但是，气缸室也可仅仅在所述壳体中开始并且延伸至作为分立部件装配到壳体上的气缸中。气缸运行面是磨损部件。如果其被磨损，则仅仅替换分立安装的气缸要比必须完全放弃壳体成本更低。进一步地，以此方式可节约重量。例如铝作为壳体的材料是特别有利的，因为铝轻。与此相对地，钢更耐用并且因此更好地适合作为气缸运行面。通过由铝制成的壳体和由钢制成的气缸可结合这两种材料的特殊优点。
在本发明的框架内，也提出一种用于制造根据发明的壳体的方法。所述方法特征在于，曲轴室通过环绕一个长形的成型芯模以壳体材料进行铸造而制成，成型芯模具有两个端部并且其外直径从其第一端部到其第二端部单调地减小。铝作为壳体材料尤其是有利的。
经确认，曲轴室的制造尤其关键，因为曲轴室是该壳体中最大的中空空间。这个中空空间通过成型芯模获得稳定性，直到被铸造的材料冷却并且该中空空间成为自承载的。以此方式壳体由单件的制造被显著地简化。有利地，成型芯模在环绕铸造之后在其第一端部处从壳体中拔出。然而，在不同于压铸法的情况下，毁坏地去除成型芯模(例如通过破碎或通过借助腐蚀剂溶解)也可以是合理的。
壳体材料应尽可能少地粘附在成型芯模的材料上。因此有利地，成型芯模材料由与壳体材料不同的材料构成。
成型芯模可尤其以锥形或截锥形收缩。有利地，锥形或截锥形的侧面相对于其对称轴线以一个5到30度之间的角度倾斜、优选地以一个5到15度之间的角度倾斜。
如果成型芯模明显更强地逐渐变细，则曲轴室在其第二端部上对连杆绕着曲轴的运动而言可能太窄。如果成型芯模明显更弱地逐渐变细，则成型芯模明显更难从已冷却的壳体材料中拔出并且在尝试时可能弄断。
附图说明
下面借助附图来解释本发明的主题，而不由此限制本发明的主题。附图示出了：
图1根据现有技术的两件式制造的曲轴室。
图2根据现有技术两件式制造的曲轴室，其具有用于与驱动源连接的附加法兰。
图3根据本发明的壳体的制造。
图4两个连杆的比较，所述两个连杆根据本发明的一个构型在具有两个气缸的壳体中使用。
图5根据本发明的壳体的外部视图，其具有用于与驱动装置或从动装置连接的附加法兰。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的两件式制造的压缩机壳体。所述压缩机壳体由壳体部件11和12构成。不利地，在压缩机壳体的供曲轴插入的端部13处，在到驱动源的连接中需要一个T形密封件。所述密封件容易泄漏。
图2示出了根据现有技术的另一种压缩机壳体。所述壳体也以两个部件21和22制造。为了到驱动源的连接，设有附加法兰23。借助于这种法兰，这两个壳体部件21和22彼此之间的密封与相对于到驱动源的连接的密封脱耦。通过这种方式，降低泄漏的风险。不利地，仍需要费事的装配，并且为此所需的螺栓和螺母由于受限的空间条件经常让使用者难以接近。
图3示出了根据本发明的壳体3的制造。所述壳体具有曲轴室31以及第一气缸室32a和第二气缸室32b。曲轴室具有两个端部31a和31b。曲轴室在其端部31a处具有开口33，曲轴可以穿过所述开口插入到曲轴室31中。在图3示出的状态中，具有端部34a和34b的成型芯模34处于所述开口和曲轴室的一部分中。所述成型芯模从其端部34a到其第二端部34b逐渐变细。在图3示出的位置中，在铸造材料冷却之后，成型芯模已经部分地从壳体3拔出。
图4示出了在图3中所示的压缩机壳体的实施例中使用的两个连杆的比较。线A的左侧示出了第一连杆41a和第一连杆41a在曲轴室中所需的运动空间45a。线A的右侧示出了第二连杆41b和第二连杆41b在曲轴室中所需的运动空间45b。第二连杆41b用在气缸室32b中，所述气缸室32b比第一气缸室32a离开口33更远。在气缸室32a中使用第一连杆41a。在此，可用的运动空间更大。
第一连杆41a具有第一连杆孔42a和第二连杆孔43a。所述第一连杆借助第一连杆孔42a可旋转地安装在曲轴上，具体地绕着一条与曲轴的旋转轴线错开的旋转轴线旋转。因此，所述第一连杆通过曲轴的旋转引起上下运动。所述运动通过相对于活塞可旋转地安装的第二连杆孔43a转化为活塞的上下运动。包围第一连杆孔42a的区域用附图标记44a标识。该区域在绕着曲轴的运动过程中的最大活动半径确定第一连杆在曲轴室中所需的运动空间45a。
类似地，第二连杆41b具有第一连杆孔42b，所述第二连杆借助所述第一连杆孔42b安装在曲轴上。所述第二连杆借助其第二连杆孔43b安装在第二活塞上。连杆孔42b由区域44b包围，所述区域的最大活动半径确定该连杆在曲轴室31内总体所需的运动空间45b。第二连杆41b的运动空间45b小于第一连杆41a的运动空间45a。这考虑了以下事实：曲轴室31在气缸室32b的位置处的内直径窄于在气缸室32a的位置处的内直径。
图5示出了根据本发明制成的壳体5的外部视图。法兰52安装到开口51上，曲轴可以插入到所述开口51中。如果壳体5用在压缩机中，则在法兰52上衔接驱动装置。相对地，如果壳体5用在马达中，在法兰52上衔接从动装置。气缸室53a和53b仅仅部分地处于壳体5内。所述气缸室终止于具有固定结构55的基板54。随后，在基板54上安装缸盖。活塞不是直接在气缸室53a和53b的铝上运行，而是在磨损时可更换的压入缸套上运行。
壳体可通过高压铸造方法制造，但是也可通过其它铝铸造方法、例如砂型铸造或成型铸造制造。壳体也不是必须由铝制造，而是也可例如由铸铁制造。
附图标记列表
11,12 壳体部件
21,22 壳体部件
3 壳体
31 曲轴室
31a,31b 曲轴室31的端部
32a,32b 气缸室
33 在曲轴室31的端部31a处的开口
34 成型芯模
34a,34b 成型芯模34的端部
41a,41b 连杆
42a,42b 连杆41a和41b的第一连杆孔
43a,43b 连杆41a和41b的第二连杆孔
44a,44b 包围第一连杆孔42a或42b的区域
45a,45b 在曲轴室31中连杆41a和41b的运动空间
5 壳体
51 壳体5的开口
52 法兰
53a,53b 气缸室
54 基板
55 固定结构

Claims (9)

1.马达或压缩机，其壳体具有长形的曲轴室(31)，所述曲轴室具有两个端面(31a，31b)且用于接收曲轴，所述壳体具有至少一个用于接收活塞的气缸室(32a，32b，53a，53b)，所述活塞通过曲轴的旋转而实现往复运动，其中，所述曲轴室(31)在第一端面(31a)中具有开口(33，51)，所述曲轴能够穿过所述开口插入到所述曲轴室中，其中所述曲轴室(31)的内直径从第一端面(31a)到第二端面(31b)单调地减小，所述马达或压缩机包括：
·壳体(3，5)，其具有至少两个气缸室(32a，32b，53a，53b)，每个气缸室用于接收一个活塞；
·曲轴；
·每个气缸室对应的一个连杆(41a，41b)，所述连杆分别借助第一连杆孔(42a，42b)可旋转地安装在曲轴上，且借助第二连杆孔(43a，43b)可旋转地安装在一个在所述气缸室(32a，32b，53a，53b)中运行的活塞上，
其特征在于，
对于沿着所述曲轴的轴线安装的两个连杆(41a，41b)的比较而言，所述连杆(41a，41b)在第一连杆孔的区域(42a，42b)中的外直径和/或所述第一连杆孔(42a，42b)的内直径也随着所述曲轴室(31)的相应内直径的单调减小而减小。
2.根据权利要求1所述的马达或压缩机，其特征在于，所述活塞具有相同的直径和/或相同的冲程长度。
3.根据权利要求1或2所述的马达或压缩机，其特征在于，一个法兰(52)布置在所述曲轴室(31)的第一端面(31a)上。
4.根据权利要求3所述的马达或压缩机，其特征在于，为了与从动装置或者驱动装置连接，所述曲轴被引导穿过所述法兰(52)。
5.根据权利要求3所述的马达或压缩机，其特征在于，所述法兰构造
·用于将所述马达或压缩机固定在交通工具的马达室内，和/或
·用于将通过所述曲轴驱动的其它组件固定在所述马达或压缩机上。
6.根据权利要求1或2所述的马达或压缩机，其特征在于，
具有曲轴室和气缸室的所述壳体一体式地铸造以及所述曲轴室(31)从第一端面(31a)到第二端面(31b)以锥形或截锥形收缩，从而所述锥形或截锥形的侧面相对于其对称轴线以一个1到5度之间的角度倾斜。
7.根据权利要求1或2所述的马达或压缩机，其特征在于，所述壳体至少部分地由铝、镁、钛或铝合金、镁合金或钛合金制成。
8.用于制造根据权利要求1或2所述的马达或压缩机的壳体(3，5)的方法，其特征在于，所述曲轴室(31)通过环绕一个长形的成型芯模(34)以壳体材料进行铸造而制成，所述成型芯模具有两个端部(34a，34b)并且其外直径从其第一端部(34a)到其第二端部(34b)单调地减小。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述成型芯模(34)在环绕铸造之后在其第一端部处从所述壳体(3，5)中拔出。
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