EP1922486A1 - Verfahren zur montage eines kurbeltriebs und kolbenverdichter - Google Patents

Verfahren zur montage eines kurbeltriebs und kolbenverdichter

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EP1922486A1
EP1922486A1 EP06777064A EP06777064A EP1922486A1 EP 1922486 A1 EP1922486 A1 EP 1922486A1 EP 06777064 A EP06777064 A EP 06777064A EP 06777064 A EP06777064 A EP 06777064A EP 1922486 A1 EP1922486 A1 EP 1922486A1
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crankshaft
connecting rod
crankcase
piston compressor
piece
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Michael Hartl
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Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/14—Provisions for readily assembling or disassembling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/0094—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00 crankshaft

Definitions

  • the present invention relates to a method for mounting a crank mechanism, comprising a crankshaft and at least one connecting rod, in a crankcase of a reciprocating compressor. Furthermore, the invention also relates to a reciprocating compressor itself, which is produced by such a method.
  • Reciprocating compressors of the type of interest here are usually coupled to a drive unit - usually an electric motor - to compress air via the rotary motion generated hereby by means of a crank mechanism and an oscillating linear motion piston.
  • the piston compressor formed by the piston compressor with drive unit is used for example in the vehicle sector for the production of compressed air, which is required for the operation of vehicle-specific pressure medium units - such as brakes or the like.
  • the cylinder head contains inlet and outlet valves for sucking in or expelling the compressed air.
  • the crankshaft is mounted so that the preassembled crankshaft with connecting rod can be inserted therein for mounting the crank mechanism, ie for mounting the at least one connecting rod on the crankshaft.
  • crankcase or the connecting rod are designed to be split, a correspondingly high manufacturing outlay is required by milling contact surfaces of the crankcase or the connecting point on the connecting rod end. Furthermore, for the screw corresponding threaded holes to make and additional components, such as gaskets and screws are necessary.
  • the object is achieved on the basis of a method for assembling a crank mechanism according to the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features.
  • the object is achieved by claim 4.
  • the invention includes the procedural teaching that for assembling a crank mechanism, comprising a crankshaft and at least one connecting rod in a crankcase, the following method steps are carried out:
  • a one-piece connecting rod is inserted through a cylinder opening of the one-piece crankcase, - a crankshaft is inserted through a crankshaft bearing opening of the one-piece crankcase,
  • the crankshaft is threaded with the end located in the interior of the crankcase in an opening of the connecting rod until the connecting rod is in the mounted position relative to the crankshaft and in this case forms a press connection with the connecting rod bearing seat of the crankshaft.
  • the advantage of the solution according to the invention lies in the fact that a division of crankcase and / or connecting rod for mounting the crank mechanism can be completely eliminated.
  • the end of the crankshaft in the opening of the connecting rod in the interior of the crankcase, the cylinder opening and the crankshaft bearing opening are to be dimensioned accordingly.
  • the crankshaft bearing opening is provided for
  • crankshaft bearings Inserting the crankshaft bearings.
  • the need for Einfädelmontage is observed.
  • By saving a split crankcase and / or a split connecting rod piston compressor of the invention takes a total of less space, since less material for threaded holes in the crankcase is required. Incidentally, it does not matter if first the crankshaft through the
  • Crankshaft opening is inserted into the interior of the crankcase or the connecting rod through the cylinder opening.
  • Hub journal bearing is preassembled on the crankshaft or connecting rod before the crankshaft and connecting rod are inserted into the interior of the crankcase.
  • the Hubzapfenlager may be formed as a permanently lubricated roller bearing. A particularly simple assembly results when the Hubzapfenlager is first mounted on the connecting rod, before the connecting rod velvet
  • Hubzapfenlager is mounted on the crankshaft over the bearing inner ring of the Hubzapfenlagers.
  • the other alternative variant may be useful.
  • balance weights - if necessary - are releasably secured to the crankshaft and preferably can be fixed thereto by screwing.
  • the one-piece crankcase is manufactured by prototyping. It can consist of cast iron or aluminum alloys. Through the production by prototyping, in particular casting - and the minimal machining reworking, which is required in view of the solution according to the invention, the crankcase can be produced in a particularly simple manner.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a method for assembling the crank mechanism at the beginning
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of a method for assembling the crank mechanism to the end.
  • the dry-running reciprocating compressor shown in Fig.l consists essentially of an undivided crankcase 1, at the Zylinderöffhung 2, a cylinder 3 is mounted for a here axially guided piston 4.
  • the cylinder 4 is closed by a cylinder head 5.
  • a crankshaft 6 is arranged rotatably mounted within the crankcase 1.
  • the crankshaft 6 acts via a Hubzapfenlager 7 formed in the manner of a permanently lubricated bearing to form a crank mechanism with a one-piece, undivided connecting rod 8 via the connecting rod 9 together.
  • the crankshaft 6 carries dynamic balance weights 10 bolted thereto.
  • the one-piece connecting rod 8 is first introduced through the cylinder opening 2 of the likewise one-piece crankcase 1 for mounting the crank mechanism. Thereafter, the crankshaft 6 is inserted through a crankshaft bearing opening 11 of the crankcase 1 in the interior, that the inner end of the
  • crankshaft 6 within the crankcase 1 in the opening of the connecting rod 9 of the connecting rod 8 can be threaded.
  • the crankshaft 6 is shaped such that the opening of the connecting rod 9, which is already preassembled with the - not shown here - Hupzapfenlager, can thread to the big end bearing seat of the crankshaft 6.
  • the connecting rod 8 is in the fully assembled position relative to the crankshaft 6, wherein the connecting rod 8 via the crank pin bearing with the crankshaft 6 forms a press connection.
  • This press connection is realized by appropriate fit dimensions of the components to be connected.
  • the connecting rod 8 can be heated so that it expands temporarily; Furthermore, the crankshaft 6 can also be cooled, so that the material contracts slightly during assembly.

Abstract

Verfahren zur Montage eines Kurbeltriebs, umfassend eine Kurbelwelle (6) und mindestens ein Pleuel (8) mit kurbelwellenseitigem Pleuelkopf (9), in ein Kurbelgehäuse (1) eines Kolbenverdichters, mit folgenden Montageschritten: ein einstückiges Pleuel (8) wird durch eine Zylinderöffnung (2) des einstückigen Kurbelgehäuses (1) eingeführt, eine Kurbelwelle (6) wird durch eine Kurbelwellenlageröffnung (11) des einstückigen Kurbelgehäuses (1) eingeführt, - die Kurbelwelle (6) wird mit dem im Innenraum des Kurbelgehäuses (1) liegenden Endes in eine Öffnung des Pleuelkopfes (9) eingefädelt, bis sich das Pleuel (8) in der montierten Position relativ zur Kurbelwelle (6) befindet und hierbei mit dem Pleuellagersitz der Kurbelwelle (6) eine Pressverbindung bildet.

Description

Verfahren zur Montage eines Kurbeltriebs und Kolbenverdichter
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Kurbeltriebs, umfassend eine Kurbelwelle und mindestens ein Pleuel, in ein Kurbelgehäuse eines Kolbenverdichters. Weiterhin betrifft die Erfindung auch einen Kolbenverdichter selbst, welcher nach einem solchen Verfahren hergestellt ist.
Kolbenverdichter der hier interessierenden Art sind gewöhnlich mit einer Antriebseinheit - meist einem Elektromotor - gekoppelt, um über die hiermit erzeugte Drehbewegung mittels Kurbeltrieb und einem eine oszillierende lineare Bewegung ausführenden Kolben Luft zu komprimieren. Der aus dem Kolbenverdichter mit Antriebseinheit gebildete Kolbenkompressor wird beispielsweise im Fahrzeugbereich zur Erzeugung von Druckluft eingesetzt, die zum Betrieb von fahrzeugspezifischen Druckmittelaggregaten - wie Bremsen oder dergleichen - benötigt wird.
Aus der DE 101 09 514 Cl der Anmelderin geht ein gattungsgemäßer Kolbenverdichter hervor. Das hier nach Art eines trockenlaufenden Kolbenverdichters ausgebildete Aggregat weist eine in einem Kurbelgehäuse drehbar gelagerte Kurbel auf, die über ein kurbelwellenseitiges Wälzlager mit dem Pleuelkopf des Pleuels in Verbindung steht. Am gegenüberliegenden Pleuelauge des Pleuels ist ein Kolben mittels Kolbenbolzen schwenkbar am Pleuel gelagert. Insgesamt bildet diese Anordnung den Kurbeltrieb. Der Kolben ist axial bewegbar innerhalb eines ihn umgebenden Zylinders untergebracht. Der Zylinder ist im Bereich einer Zylinderöffnung des Kurbelgehäuses hieran durch Schraubbolzen befestigt. An dem der Zylinderöffnung gegenüberliegenden Ende des Zylinders ist dieser mit einem Zylinderkopf verschlossen. Der Zylinderkopf enthält Ein- und Auslassventile zum Ansaugen bzw. Ausstoßen der komprimierten Luft. Wie allgemein bekannt ist, wird zur Montage des Kurbeltriebs, d.h. zur Montage des mindestens einen Pleuels auf der Kurbelwelle, entweder das Kurbelgehäuse geteilt ausgeführt, damit die vormontierte Baueinheit Kurbelwelle mit Pleuel hierin eingesetzt werden kann; zum Anderen ist es auch möglich - wie beim vorstehend zitierten Stand der Technik - das Pleuel im Bereich des Pleuelkopfes zu teilen, so dass nach Einsetzen der Kurbelwelle in ein dann einstückiges, d.h. geschlossenes Kurbelgehäuse, die Montage des Pleuels an der Kurbelwelle erfolgen kann. Diese Montage erfolgt meist unter Zuhilfenahme von Schrauben. Da beide bekannte, alternative Montageverfahren des Standes der Technik voraussetzen, dass das Kurbelgehäuse oder das Pleuel geteilt ausgeführt werden, ist ein entsprechend hoher fertigungstechnischer Aufwand durch Fräsen von Anlageflächen des Kurbelgehäuses bzw. der Verbindungsstelle am Pleuelkopf erforderlich. Des Weiteren sind für die Schraubverbindungen entsprechende Gewindebohrungen anzufertigen und zusätzliche Bauteile, wie Dichtungen und Schrauben sind notwendig.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den fertigungstechnischen Aufwand zu minimieren und eine vereinfachte Montage eines Kurbeltriebs für einen Kolbenverdichter zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren zur Montage eines Kurbeltriebs gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Im Hinblick auf einen erfindungsgemäß ausgebildeten Kolbenverdichter wird die Aufgabe durch Anspruch 4 gelöst.
Die Erfindung schließt die verfahrenstechnische Lehre ein, dass zur Montage eines Kurbeltriebs, umfassend eine Kurbelwelle und mindestens ein Pleuel in ein Kurbelgehäuse folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden:
ein einstückiges Pleuel wird durch eine Zylinderöffnung des einstückigen Kurbelgehäuses eingeführt, - eine Kurbelwelle wird durch eine Kurbelwellenlageröffnung des einstückigen Kurbelgehäuses eingeführt, die Kurbelwelle wird mit dem im Innenraum des Kurbelgehäuses liegenden Endes in eine Öffnung des Pleuelkopfes eingefädelt, bis sich das Pleuel in der montierten Position relativ zur Kurbelwelle befindet und hierbei mit dem Pleuellagersitz der Kurbelwelle eine Pressverbindung bildet.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass eine Teilung von Kurbelgehäuse und/oder Pleuel zur Montage des Kurbeltriebs völlig entfallen kann. Zum erfindungsgemäßen Einfädeln des Endes der Kurbelwelle in die Öffnung des Pleuelkopfes im Innenraum des Kurbelgehäuses sind die Zylinderöffnung sowie die Kurbelwellenlageröffnung entsprechend zu dimensionieren. Die Kurbelwellenlageröffnung ist vorgesehen zum
Einsetzen der Kurbelwellenlager. Bei der Gestaltung der Kurbelwelle ist das Erfordernis der Einfädelmontage natürlich zu beachten. Durch die Einsparung eines geteilten Kurbelgehäuses und/oder eines geteilten Pleuels nimmt der erfindungsgemäße Kolbenverdichter insgesamt weniger Bauraum ein, da weniger Material für Gewindebohrungen im Kurbelgehäuse erforderlich ist. Im Übrigen ist es einerlei, ob zuerst die Kurbelwelle durch die
Kurbelwellenöffnung in den Innenraum des Kurbelgehäuses eingeführt wird oder das Pleuel durch die Zylinderöffnung.
Gemäß einer weiteren, die Erfindung verbessernden Maßnahme ist vorgesehen, dass ein zwischen Pleuellagersitz der Kurbelwelle und Pleuelkopf des Pleuels vorgesehenes
Hubzapfenlager auf der Kurbelwelle oder am Pleuel vormontiert wird, ehe Kurbelwelle und Pleuel in den Innenraum des Kurbelgehäuses eingeführt werden. Insbesondere wenn der Kolbenverdichter als trockenlaufender Verdichter ausgebildet ist, kann das Hubzapfenlager als dauergeschmiertes Wälzlager ausgebildet sein. Eine besonders einfache Montage ergibt sich, wenn das Hubzapfenlager zuerst am Pleuel montiert wird, ehe das Pleuel samt
Hubzapfenlager über den Lagerinnenring des Hubzapfenlagers auf die Kurbelwelle montiert wird. Je nach den herrschenden Platzverhältnissen im Innenraum des Kurbelgehäuses kann jedoch auch die andere alternative Variante sinnvoll sein.
In vielen Fällen - insbesondere bei einzylindrigen Kolbenverdichtern - sind dynamische Ausgleichsgewichte an der Kurbelwelle vorgesehen, welche die Schwingneigung des Kurbeltriebs während der Arbeit vermindern. Derartige Gegengewichte würden jedoch das erfindungsgemäße Einfädeln des Pleuels auf die Kurbelwelle behindern. Daher wird vorgeschlagen, dass Ausgleichsgewichte - falls erforderlich - lösbar an der Kurbelwelle befestigt sind und vorzugsweise durch Anschrauben hieran fixiert werden können.
Vorzugsweise wird das einstückige Kurbelgehäuse durch Urformen hergestellt. Es kann aus Grauguss oder Aluminiumlegierungen bestehen. Durch die Herstellung durch Urformen, insbesondere Gießen - und die minimale spanende Nachbearbeitung, welche im Hinblick auf die erfindungsgemäße Lösung erforderlich ist, lässt sich das Kurbelgehäuse in besonders einfacher Weise herstellen.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
Fig.1 einen Längsschnitt durch einen einzylindrigen Kolbenverdichter,
Fig.2 eine Prinzipdarstellung eines Verfahrens zur Montage des Kurbeltriebs zu Beginn und
Fig.3 eine Prinzipdarstellung eines Verfahrens zur Montage des Kurbeltriebs zum Ende.
Der in Fig.l dargestellte trockenlaufende Kolbenverdichter besteht im Wesentlichen aus einem ungeteilten Kurbelgehäuse 1 , an dessen Zylinderöffhung 2 ein Zylinder 3 für einen hierin axial geführten Kolben 4 angebracht ist. Der Zylinder 4 ist mit einer Zylinderkopf 5 verschlossen. Innerhalb des Kurbelgehäuses 1 ist eine Kurbelwelle 6 drehend gelagert angeordnet. Die Kurbelwelle 6 wirkt über ein nach Art eines dauergeschmierten Wälzlagers ausgebildetes Hubzapfenlager 7 zur Bildung eines Kurbeltriebes mit einem einstückigen, ungeteilten Pleuel 8 über dessen Pleuelkopf 9 zusammen. Des Weiteren trägt die Kurbelwelle 6 hieran angeschraubte dynamische Ausgleichsgewichte 10. Nach Fig.2, welche eine schematische Längsansicht des vorstehend beschriebenen Kolbenverdichters darstellt, wird zur Montage des Kurbeltriebs das einstückige Pleuel 8 zunächst durch die Zylinderöffnung 2 des ebenfalls einstückigen Kurbelgehäuses 1 eingeführt. Danach wird die Kurbelwelle 6 derart durch eine Kurbelwellenlageröffnung 11 des Kurbelgehäuse 1 in den Innenraum eingeführt, dass das innenliegende Ende der
Kurbelwelle 6 innerhalb des Kurbelgehäuses 1 in die Öffnung des Pleuelkopfes 9 des Pleuels 8 einfädelbar ist. Zu diesem Zwecke ist die Kurbelwelle 6 derart geformt, dass sich die Öffnung des Pleuelkopfes 9, welche bereits mit dem - hier nicht weiter dargestellten - Hupzapfenlager vormontiert ist, bis zum Pleuellagersitz der Kurbelwelle 6 einfädeln lässt.
Gemäß Fig.3 befindet sich das Pleuel 8 in der fertigmontierten Position relativ zur Kurbelwelle 6, wobei das Pleuel 8 über das Kurbelzapfenlager mit der Kurbelwelle 6 eine Pressverbindung bildet. Diese Pressverbindung wird durch entsprechende Passungsmaße der zu verbindenden Bauteile realisiert. Zur Erleichterung der Montage kann das Pleuel 8 erwärmt werden, so dass es sich vorübergehend ausdehnt; weiterhin kann die Kurbelwelle 6 auch abgekühlt werden, so dass sich das Material während der Montage entsprechend geringfügig zusammenzieht.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Montage des Kurbeltriebs auch ein zweizylindriger Kolbenverdichter montiert werden kann, so dass hierfür ebenfalls ungeteilte Pleuel sowie ein ungeteiltes Kurbelgehäuse eingesetzt werden kann. Falls bei der Lagerung der Kurbelwelle des zweizylindrigen Kurbelverdichters ein Zwischenlager zur Anwendung kommt, welches zwischen den beiden Kurbeltrieben auf der Kurbelwelle platziert ist, kann sich das Zwischenlager beim Einpressen an einer Zwischenwand des Kurbelgehäuses abstützen. Bezugszeichenliste
Kurbelgehäuse, ungeteilt
Zylinderöffnung
Zylinder
Kolben
Zylinderkopf
Kurbelwelle
Kurbelzapfenlager
Pleuel, ungeteilt
Pleuelkopf
Ausgleichsgewicht
Kurbelwellenlageröffnung

Claims

A n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Montage eines Kurbeltriebs, umfassend eine Kurbelwelle (6) und mindestens ein Pleuel (8) mit kurbelwellenseitigem Pleuelkopf (9), in ein Kurbelgehäuse (1) eines Kolbenverdichters, gekennzeichnet durch die folgenden Montageschritte: ein einstückiges Pleuel (8) wird durch eine Zylinderöffnung (2) des einstückigen Kurbelgehäuses (1) eingeführt, eine Kurbelwelle (6) wird durch eine Kurbelwellenlageröffnung (11) des einstückigen Kurbelgehäuses (1) eingeführt, - die Kurbelwelle (6) wird mit dem im Innenraum des Kurbelgehäuses (1) liegenden
Endes in eine Öffnung des Pleuelkopfes (9) eingefädelt, bis sich das Pleuel (8) in der montierten Position relativ zur Kurbelwelle (6) befindet und hierbei mit dem Pleuellagersitz der Kurbelwelle (6) eine Pressverbindung bildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen Pleuellagersitz der Kurbelwelle (6) und Pleuelkopf (9) des Pleuels (8) vorgesehenes Hubzapfenlager (7) auf der Kurbelwelle (6) oder am Pleuel (8) vormontiert wird, ehe Kurbelwelle (6) und Pleuel (8) in den Innenraum des Kurbelgehäuses (1) eingeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Montage des mindestens einen Pleuels (8) auf der Kurbelwelle (6) an die Kurbelwelle mindestens ein dynamisches Ausgleichsgewicht (10) angeschraubt wird.
4. Kolbenverdichter, mit einer Kurbelwelle (6) und mindestens einem hiermit nach Art eines Kurbeltriebs zusammenwirkenden Pleuel (8) mit kurbelwellenseitigem Pleuelkopf (9), die in einem Kurbelgehäuse (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Kurbelgehäuse (1) als auch das mindestens eine Pleuel (8) ungeteilt ausgeführt sind, um eine Montage des mindestens einen Pleuels (8) auf der Kurbelwelle (6) durch Einfädeln im Innenraum des Kurbelgehäuses (1) zu ermöglichen.
5. Kolbenverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (6) derart geformt ist, dass ein Hubzapfenlager (7) des mindestens einen Pleuels (8) von zumindest einem Ende der Kurbelwelle (6) her auf deren Pleuellagersitz auffädelbar ist.
6. Kolbenverdichter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Pleuel (8) und eine Kurbelwelle (6) zur Bildung eines Einzylinders vorgesehen sind.
7. Kolbenverdichter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Pleuel und eine Kurbelwelle zur Bildung eines Zweizylinders vorgesehen sind.
8. Kolbenverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das einstückige Kurbelgehäuse (1) durch Urformen hergestellt ist und aus Grauguss oder einer Aluminiumlegierung besteht.
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